48c2286ffa71f5e6941176d7cab3e55b0f7877ce
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / 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/platform/pc32/isa/clock.c,v 1.11 2004/01/30 05:42:16 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 #ifndef SMP
61 #include <sys/lock.h>
62 #endif
63 #include <sys/sysctl.h>
64 #include <sys/cons.h>
65 #include <sys/systimer.h>
66 #include <sys/globaldata.h>
67 #include <sys/thread2.h>
68 #include <sys/systimer.h>
69
70 #include <machine/clock.h>
71 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
72 #endif
73 #include <machine/cputypes.h>
74 #include <machine/frame.h>
75 #include <machine/ipl.h>
76 #include <machine/limits.h>
77 #include <machine/md_var.h>
78 #include <machine/psl.h>
79 #ifdef APIC_IO
80 #include <machine/segments.h>
81 #endif
82 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
83 #include <machine/smp.h>
84 #endif /* SMP || APIC_IO */
85 #include <machine/specialreg.h>
86
87 #include <i386/isa/icu.h>
88 #include <bus/isa/i386/isa.h>
89 #include <bus/isa/rtc.h>
90 #include <i386/isa/timerreg.h>
91
92 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
93
94 #if NMCA > 0
95 #include <bus/mca/i386/mca_machdep.h>
96 #endif
97
98 #ifdef APIC_IO
99 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
100 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
101 int apic_8254_intr;
102 static u_long read_intr_count (int vec);
103 static void setup_8254_mixed_mode (void);
104 #endif
105 static void i8254_restore(void);
106
107 /*
108  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
109  * can use a simple formula for leap years.
110  */
111 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
112 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
113
114 #ifndef TIMER_FREQ
115 #define TIMER_FREQ   1193182
116 #endif
117
118 #define TIMER_SELX      TIMER_SEL2
119 #define TIMER_CNTRX     TIMER_CNTR2
120
121 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
122 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
123 volatile u_int  idelayed;
124 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
125 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
126 u_int   cputimer_freq = TIMER_FREQ;
127 #if 0
128 int64_t cputimer_freq64_usec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000;
129 int64_t cputimer_freq64_nsec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000000LL;
130 #endif
131 int64_t cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
132 int64_t cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
133 u_int   tsc_freq;
134 int     tsc_is_broken;
135 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
136 int     timer0_running;
137 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
138 enum tstate timer0_state;
139 enum tstate timer1_state;
140 enum tstate timer2_state;
141
142 static  int     beeping = 0;
143 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
144 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
145 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
146 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
147 static  u_int   tsc_present;
148
149 /*
150  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
151  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
152  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
153  * pending.
154  */
155 static void
156 clkintr(struct intrframe frame)
157 {
158         static sysclock_t timer1_count;
159         struct globaldata *gd = mycpu;
160         struct globaldata *gscan;
161         int n;
162
163         /*
164          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
165          */
166         timer0_running = 0;
167
168         /*
169          * XXX this could be done more efficiently by using a bitmask?
170          */
171         timer1_count = cputimer_count();
172         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
173             gscan = globaldata_find(n);
174             if (gscan->gd_nextclock == 0)
175                 continue;
176             if (gscan != gd) {
177                 lwkt_send_ipiq(gscan->gd_cpuid, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
178             } else {
179                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
180             }
181         }
182 #if NMCA > 0
183         /* Reset clock interrupt by asserting bit 7 of port 0x61 */
184         if (MCA_system)
185                 outb(0x61, inb(0x61) | 0x80);
186 #endif
187 }
188
189
190 /*
191  * NOTE! not MP safe.
192  */
193 int
194 acquire_timer2(int mode)
195 {
196         /* Timer2 is being used for time count operation */
197         return(-1);
198 #if 0
199         if (timer2_state != RELEASED)
200                 return (-1);
201         timer2_state = ACQUIRED;
202
203         /*
204          * This access to the timer registers is as atomic as possible
205          * because it is a single instruction.  We could do better if we
206          * knew the rate.
207          */
208         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
209         return (0);
210 #endif
211 }
212
213 int
214 release_timer2()
215 {
216         if (timer2_state != ACQUIRED)
217                 return (-1);
218         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
219         timer2_state = RELEASED;
220         return (0);
221 }
222
223 /*
224  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
225  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
226  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
227  *
228  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
229  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
230  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
231  * statistics gathering from scheduling interrupts.
232  *
233  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
234  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
235  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
236  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
237  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
238  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
239  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
240  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
241  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
242  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
243  */
244 static void
245 rtcintr(struct intrframe frame)
246 {
247         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
248                 ;
249                 /* statclock(&frame); no longer used */
250 }
251
252 #include "opt_ddb.h"
253 #ifdef DDB
254 #include <ddb/ddb.h>
255
256 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
257 {
258         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
259                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
260                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
261                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
262 }
263 #endif /* DDB */
264
265 /*
266  * Convert a frequency to a cpu timer count.
267  */
268 sysclock_t
269 cputimer_fromhz(int freq)
270 {
271         return(cputimer_freq / freq + 1);
272 }
273
274 sysclock_t
275 cputimer_fromus(int us)
276 {
277         return((int64_t)cputimer_freq * us / 1000000);
278 }
279
280 /*
281  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
282  */
283 sysclock_t
284 cputimer_count(void)
285 {
286         static sysclock_t cputimer_base;
287         static __uint16_t cputimer_last;
288         __uint16_t count;
289         sysclock_t ret;
290
291         clock_lock();
292         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_LATCH);
293         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX);            /* get countdown */
294         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX) << 8);
295         count = -count;                                 /* -> countup */
296         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
297                 cputimer_base += 0x00010000;
298         ret = cputimer_base | count;
299         cputimer_last = count;
300         clock_unlock();
301         return(ret);
302 }
303
304 /*
305  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
306  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
307  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
308  */
309 void
310 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
311 {
312     __uint16_t count;
313
314     if ((int)reload < 2)
315         reload = 2;
316
317     clock_lock();
318     if (timer0_running) {
319         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
320         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
321         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
322         if (reload < count) {
323             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
324             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
325             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
326         }
327     } else {
328         timer0_running = 1;
329         if (reload > 0xFFFF)
330             reload = 0;         /* full count */
331         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
332         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
333         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
334     }
335     clock_unlock();
336 }
337
338 /*
339  * Wait "n" microseconds.
340  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
341  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
342  */
343 void
344 DELAY(int n)
345 {
346         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
347
348 #ifdef DELAYDEBUG
349         int getit_calls = 1;
350         int n1;
351         static int state = 0;
352
353         if (state == 0) {
354                 state = 1;
355                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
356                         DELAY(n1);
357                 state = 2;
358         }
359         if (state == 1)
360                 printf("DELAY(%d)...", n);
361 #endif
362         /*
363          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
364          * early for console i/o.
365          */
366         if (timer0_state == RELEASED)
367                 i8254_restore();
368
369         /*
370          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
371          * counted.  Guess the initial overhead is 20 usec (on most systems it
372          * takes about 1.5 usec for each of the i/o's in getit().  The loop
373          * takes about 6 usec on a 486/33 and 13 usec on a 386/20.  The
374          * multiplications and divisions to scale the count take a while).
375          */
376         prev_tick = cputimer_count();
377         n -= 0;                 /* XXX actually guess no initial overhead */
378         /*
379          * Calculate (n * (cputimer_freq / 1e6)) without using floating point
380          * and without any avoidable overflows.
381          */
382         if (n <= 0) {
383                 ticks_left = 0;
384         } else if (n < 256) {
385                 /*
386                  * Use fixed point to avoid a slow division by 1000000.
387                  * 39099 = 1193182 * 2^15 / 10^6 rounded to nearest.
388                  * 2^15 is the first power of 2 that gives exact results
389                  * for n between 0 and 256.
390                  */
391                 ticks_left = ((u_int)n * 39099 + (1 << 15) - 1) >> 15;
392         } else {
393                 /*
394                  * Don't bother using fixed point, although gcc-2.7.2
395                  * generates particularly poor code for the long long
396                  * division, since even the slow way will complete long
397                  * before the delay is up (unless we're interrupted).
398                  */
399                 ticks_left = ((u_int)n * (long long)cputimer_freq + 999999)
400                              / 1000000;
401         }
402
403         while (ticks_left > 0) {
404                 tick = cputimer_count();
405 #ifdef DELAYDEBUG
406                 ++getit_calls;
407 #endif
408                 delta = tick - prev_tick;
409                 prev_tick = tick;
410                 if (delta < 0)
411                         delta = 0;
412                 ticks_left -= delta;
413         }
414 #ifdef DELAYDEBUG
415         if (state == 1)
416                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
417                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
418 #endif
419 }
420
421 static void
422 sysbeepstop(void *chan)
423 {
424         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
425         beeping = 0;
426         release_timer2();
427 }
428
429 int
430 sysbeep(int pitch, int period)
431 {
432         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
433                 return(-1);
434         /*
435          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
436          */
437         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
438         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
439         if (!beeping) {
440                 /* enable counter2 output to speaker */
441                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
442                 beeping = period;
443                 timeout(sysbeepstop, (void *)NULL, period);
444         }
445         return (0);
446 }
447
448 /*
449  * RTC support routines
450  */
451
452 int
453 rtcin(reg)
454         int reg;
455 {
456         int s;
457         u_char val;
458
459         s = splhigh();
460         outb(IO_RTC, reg);
461         inb(0x84);
462         val = inb(IO_RTC + 1);
463         inb(0x84);
464         splx(s);
465         return (val);
466 }
467
468 static __inline void
469 writertc(u_char reg, u_char val)
470 {
471         int s;
472
473         s = splhigh();
474         inb(0x84);
475         outb(IO_RTC, reg);
476         inb(0x84);
477         outb(IO_RTC + 1, val);
478         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
479         splx(s);
480 }
481
482 static __inline int
483 readrtc(int port)
484 {
485         return(bcd2bin(rtcin(port)));
486 }
487
488 static u_int
489 calibrate_clocks(void)
490 {
491         u_int64_t old_tsc;
492         u_int count, prev_count, tot_count;
493         int sec, start_sec, timeout;
494
495         if (bootverbose)
496                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
497         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
498                 goto fail;
499         timeout = 100000000;
500
501         /* Read the mc146818A seconds counter. */
502         for (;;) {
503                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
504                         sec = rtcin(RTC_SEC);
505                         break;
506                 }
507                 if (--timeout == 0)
508                         goto fail;
509         }
510
511         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
512         start_sec = sec;
513         for (;;) {
514                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
515                         sec = rtcin(RTC_SEC);
516                         if (sec != start_sec)
517                                 break;
518                 }
519                 if (--timeout == 0)
520                         goto fail;
521         }
522
523         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
524         prev_count = cputimer_count();
525         tot_count = 0;
526
527         if (tsc_present) 
528                 old_tsc = rdtsc();
529         else
530                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
531
532         /*
533          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
534          * counter for each iteration since this is convenient and only
535          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
536          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
537          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
538          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
539          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
540          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
541          */
542         start_sec = sec;
543         for (;;) {
544                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
545                         sec = rtcin(RTC_SEC);
546                 count = cputimer_count();
547                 tot_count += (int)(count - prev_count);
548                 prev_count = count;
549                 if (sec != start_sec)
550                         break;
551                 if (--timeout == 0)
552                         goto fail;
553         }
554
555         /*
556          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
557          * similar to those for the i8254 clock.
558          */
559         if (tsc_present) 
560                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
561
562         if (bootverbose) {
563                 if (tsc_present)
564                         printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
565                 printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
566         }
567         return (tot_count);
568
569 fail:
570         if (bootverbose)
571                 printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
572                        cputimer_freq);
573         return (cputimer_freq);
574 }
575
576 static void
577 i8254_restore(void)
578 {
579         timer0_state = ACQUIRED;
580         timer1_state = ACQUIRED;
581         clock_lock();
582         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
583         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
584         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
585         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
586         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* lsb */
587         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* msb */
588         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
589         clock_unlock();
590 }
591
592 static void
593 rtc_restore(void)
594 {
595         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
596         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
597         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
598         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
599 }
600
601 /*
602  * Restore all the timers non-atomically (XXX: should be atomically).
603  *
604  * This function is called from apm_default_resume() to restore all the timers.
605  * This should not be necessary, but there are broken laptops that do not
606  * restore all the timers on resume.
607  */
608 void
609 timer_restore(void)
610 {
611         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
612         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
613 }
614
615 /*
616  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
617  */
618 void
619 startrtclock()
620 {
621         u_int delta, freq;
622
623         /* 
624          * Can we use the TSC?
625          */
626         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
627                 tsc_present = 1;
628         else
629                 tsc_present = 0;
630
631         /*
632          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
633          */
634         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
635         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
636
637         /*
638          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
639          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
640          *
641          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
642          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
643          * for our counting.
644          */
645         i8254_restore();
646         freq = calibrate_clocks();
647 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
648         if (bootverbose) {
649                 printf(
650                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
651                 while (cncheckc() == -1)
652                         calibrate_clocks();
653         }
654 #endif
655
656         /*
657          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
658          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
659          * frequency.
660          */
661         delta = freq > cputimer_freq ? 
662                         freq - cputimer_freq : cputimer_freq - freq;
663         if (delta < cputimer_freq / 100) {
664 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
665                 if (bootverbose)
666                         printf(
667 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
668                 freq = cputimer_freq;
669 #endif
670                 cputimer_freq = freq;
671                 cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / freq;
672                 cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / freq;
673         } else {
674                 if (bootverbose)
675                         printf(
676                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
677                                freq, cputimer_freq);
678                 tsc_freq = 0;
679         }
680
681 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
682         if (tsc_freq != 0) {
683                 if (bootverbose)
684                         printf(
685 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
686                 tsc_freq = 0;
687         }
688 #endif
689         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
690                 /*
691                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
692                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
693                  * to the i8254 clock.
694                  */
695                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
696
697                 DELAY(1000000);
698                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
699 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
700                 if (bootverbose)
701                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
702 #endif
703         }
704
705 #if !defined(SMP)
706         /*
707          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
708          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
709          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
710          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
711          */
712
713 #if NAPM > 0
714         /*
715          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
716          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since 
717          * any and all of the time spent in various SMM code can't 
718          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
719          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
720          * but we need to have some kind of time...
721          * We don't know at this point whether APM is going to be used
722          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
723          */
724         return;
725 #endif /* NAPM > 0 */
726
727 #endif /* !defined(SMP) */
728 }
729
730 /*
731  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
732  * from a filesystem.
733  */
734 void
735 inittodr(time_t base)
736 {
737         unsigned long   sec, days;
738         int             yd;
739         int             year, month;
740         int             y, m;
741         struct timespec ts;
742
743         if (base) {
744                 ts.tv_sec = base;
745                 ts.tv_nsec = 0;
746                 set_timeofday(&ts);
747         }
748
749         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
750         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
751                 goto wrong_time;
752
753         /* wait for time update to complete */
754         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
755         crit_enter();
756         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
757                 crit_exit();
758                 crit_enter();
759         }
760
761         days = 0;
762 #ifdef USE_RTC_CENTURY
763         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
764 #else
765         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
766         if (year < 1970)
767                 year += 100;
768 #endif
769         if (year < 1970) {
770                 crit_exit();
771                 goto wrong_time;
772         }
773         month = readrtc(RTC_MONTH);
774         for (m = 1; m < month; m++)
775                 days += daysinmonth[m-1];
776         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
777                 days ++;
778         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
779         yd = days;
780         for (y = 1970; y < year; y++)
781                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
782         sec = ((( days * 24 +
783                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
784                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
785                   readrtc(RTC_SEC));
786         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
787            in the local time zone */
788
789         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
790
791         y = time_second - sec;
792         if (y <= -2 || y >= 2) {
793                 /* badly off, adjust it */
794                 ts.tv_sec = sec;
795                 ts.tv_nsec = 0;
796                 set_timeofday(&ts);
797         }
798         crit_exit();
799         return;
800
801 wrong_time:
802         printf("Invalid time in real time clock.\n");
803         printf("Check and reset the date immediately!\n");
804 }
805
806 /*
807  * Write system time back to RTC
808  */
809 void
810 resettodr()
811 {
812         unsigned long   tm;
813         int             y, m;
814
815         if (disable_rtc_set)
816                 return;
817
818         tm = time_second;
819
820         crit_enter();
821         /* Disable RTC updates and interrupts. */
822         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
823
824         /* Calculate local time to put in RTC */
825
826         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
827
828         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
829         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
830         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
831
832         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
833         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
834         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
835              tm >= m;
836              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
837              tm -= m;
838
839         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
840         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
841 #ifdef USE_RTC_CENTURY
842         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
843 #endif
844         for (m = 0; ; m++) {
845                 int ml;
846
847                 ml = daysinmonth[m];
848                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
849                         ml++;
850                 if (tm < ml)
851                         break;
852                 tm -= ml;
853         }
854
855         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
856         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
857
858         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
859         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
860         crit_exit();
861 }
862
863
864 /*
865  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
866  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
867  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
868  */
869 void
870 cpu_initclocks()
871 {
872         int diag;
873 #ifdef APIC_IO
874         int apic_8254_trial;
875         struct intrec *clkdesc;
876 #endif /* APIC_IO */
877
878         if (statclock_disable) {
879                 /*
880                  * The stat interrupt mask is different without the
881                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
882                  * flag which would normally cause the RTC to generate
883                  * interrupts.
884                  */
885                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
886                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
887         } else {
888                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
889                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
890                 profhz = RTC_PROFRATE;
891         }
892
893         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
894 #ifdef APIC_IO
895
896         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
897         apic_8254_trial = 0;
898         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
899                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
900                         apic_8254_trial = 1;
901         } else {
902                 /* look for ExtInt on pin 0 */
903                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
904                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
905                         setup_8254_mixed_mode();
906                 } else 
907                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
908         }
909
910         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
911                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
912         INTREN(1 << apic_8254_intr);
913         
914 #else /* APIC_IO */
915
916         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
917                     INTR_EXCL | INTR_FAST);
918         INTREN(IRQ0);
919
920 #endif /* APIC_IO */
921
922         /* Initialize RTC. */
923         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
924         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
925
926         if (statclock_disable == 0) {
927                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
928                 if (diag != 0)
929                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
930
931 #ifdef APIC_IO
932                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
933                         panic("APIC RTC != 8");
934 #endif /* APIC_IO */
935
936                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
937                             INTR_EXCL | INTR_FAST);
938
939 #ifdef APIC_IO
940                 INTREN(APIC_IRQ8);
941 #else
942                 INTREN(IRQ8);
943 #endif /* APIC_IO */
944
945                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
946         }
947
948 #ifdef APIC_IO
949         if (apic_8254_trial) {
950                 sysclock_t base;
951                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
952
953                 /*
954                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
955                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
956                  * then see if we got it.
957                  */
958                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
959                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
960                 base = cputimer_count();
961                 while (cputimer_count() - base < cputimer_freq / 100)
962                         ;       /* nothing */
963                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
964                         /* 
965                          * The MP table is broken.
966                          * The 8254 was not connected to the specified pin
967                          * on the IO APIC.
968                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
969                          */
970                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
971                         inthand_remove(clkdesc);
972                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
973                                "8254 is not connected to "
974                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
975                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
976                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
977                         /* 
978                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and 
979                          * configure a fallback interrupt routing from
980                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
981                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
982                          * We reuse the low level interrupt handler number.
983                          */
984                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
985                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
986                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
987                         }
988                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
989                         setup_8254_mixed_mode();
990                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
991                                     (inthand2_t *)clkintr,
992                                     NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
993                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
994                 }
995                 
996         }
997         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
998             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
999             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1000                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1001                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1002                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1003         } else {
1004                 printf("APIC_IO: "
1005                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1006         }
1007 #endif
1008         
1009 }
1010
1011 #ifdef APIC_IO
1012 static u_long
1013 read_intr_count(int vec)
1014 {
1015         u_long *up;
1016         up = intr_countp[vec];
1017         if (up)
1018                 return *up;
1019         return 0UL;
1020 }
1021
1022 static void 
1023 setup_8254_mixed_mode()
1024 {
1025         /*
1026          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1027          *  re-initialize master 8259:
1028          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1029          */
1030         outb(IO_ICU1, 0x13);
1031         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1032         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1033         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1034         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1035         
1036         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1037         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1038                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1039 }
1040 #endif
1041
1042 void
1043 setstatclockrate(int newhz)
1044 {
1045         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1046                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1047         else
1048                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1049         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1050 }
1051
1052 #if 0
1053 static unsigned
1054 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1055 {
1056         return (rdtsc());
1057 }
1058 #endif
1059
1060 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1061 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1062 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1063 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1064         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1065 void  
1066 _TSTMP(u_int32_t x)
1067 {
1068         static int i;
1069
1070         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1071         tsc[i+1] = x;
1072         i = i + 2;
1073         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1074                 i = 0;
1075         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1076 }
1077 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1078