sys/platform/pc64/x86_64/mp_machdep.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
  11  *    derived from this software without specific prior written permission.
  12  *
  13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  23  * SUCH DAMAGE.
  24  *
  25  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/mp_machdep.c,v 1.115.2.15 2003/03/14 21:22:35 jhb Exp $
  26  */
  27
  28 #include "opt_cpu.h"
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/systm.h>
  32 #include <sys/kernel.h>
  33 #include <sys/sysctl.h>
  34 #include <sys/malloc.h>
  35 #include <sys/memrange.h>
  36 #include <sys/cons.h>   /* cngetc() */
  37 #include <sys/machintr.h>
  38
  39 #include <sys/mplock2.h>
  40
  41 #include <vm/vm.h>
  42 #include <vm/vm_param.h>
  43 #include <vm/pmap.h>
  44 #include <vm/vm_kern.h>
  45 #include <vm/vm_extern.h>
  46 #include <sys/lock.h>
  47 #include <vm/vm_map.h>
  48 #include <sys/user.h>
  49 #ifdef GPROF
  50 #include <sys/gmon.h>
  51 #endif
  52
  53 #include <machine/smp.h>
  54 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
  55 #include <machine/atomic.h>
  56 #include <machine/cpufunc.h>
  57 #include <machine_base/apic/lapic.h>
  58 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
  59 #include <machine/psl.h>
  60 #include <machine/segments.h>
  61 #include <machine/tss.h>
  62 #include <machine/specialreg.h>
  63 #include <machine/globaldata.h>
  64 #include <machine/pmap_inval.h>
  65
  66 #include <machine/md_var.h>             /* setidt() */
  67 #include <machine_base/icu/icu.h>       /* IPIs */
  68 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
  69 #include <machine/intr_machdep.h>       /* IPIs */
  70
  71 #define WARMBOOT_TARGET         0
  72 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
  73 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
  74
  75 #define BIOS_BASE               (0xf0000)
  76 #define BIOS_BASE2              (0xe0000)
  77 #define BIOS_SIZE               (0x10000)
  78 #define BIOS_COUNT              (BIOS_SIZE/4)
  79
  80 #define CMOS_REG                (0x70)
  81 #define CMOS_DATA               (0x71)
  82 #define BIOS_RESET              (0x0f)
  83 #define BIOS_WARM               (0x0a)
  84
  85 #define PROCENTRY_FLAG_EN       0x01
  86 #define PROCENTRY_FLAG_BP       0x02
  87 #define IOAPICENTRY_FLAG_EN     0x01
  88
  89
  90 /* MP Floating Pointer Structure */
  91 typedef struct MPFPS {
  92         char    signature[4];
  93         u_int32_t pap;
  94         u_char  length;
  95         u_char  spec_rev;
  96         u_char  checksum;
  97         u_char  mpfb1;
  98         u_char  mpfb2;
  99         u_char  mpfb3;
 100         u_char  mpfb4;
 101         u_char  mpfb5;
 102 }      *mpfps_t;
 103
 104 /* MP Configuration Table Header */
 105 typedef struct MPCTH {
 106         char    signature[4];
 107         u_short base_table_length;
 108         u_char  spec_rev;
 109         u_char  checksum;
 110         u_char  oem_id[8];
 111         u_char  product_id[12];
 112         u_int32_t oem_table_pointer;
 113         u_short oem_table_size;
 114         u_short entry_count;
 115         u_int32_t apic_address;
 116         u_short extended_table_length;
 117         u_char  extended_table_checksum;
 118         u_char  reserved;
 119 }      *mpcth_t;
 120
 121
 122 typedef struct PROCENTRY {
 123         u_char  type;
 124         u_char  apic_id;
 125         u_char  apic_version;
 126         u_char  cpu_flags;
 127         u_int32_t cpu_signature;
 128         u_int32_t feature_flags;
 129         u_int32_t reserved1;
 130         u_int32_t reserved2;
 131 }      *proc_entry_ptr;
 132
 133 typedef struct BUSENTRY {
 134         u_char  type;
 135         u_char  bus_id;
 136         char    bus_type[6];
 137 }      *bus_entry_ptr;
 138
 139 typedef struct IOAPICENTRY {
 140         u_char  type;
 141         u_char  apic_id;
 142         u_char  apic_version;
 143         u_char  apic_flags;
 144         u_int32_t apic_address;
 145 }      *io_apic_entry_ptr;
 146
 147 typedef struct INTENTRY {
 148         u_char  type;
 149         u_char  int_type;
 150         u_short int_flags;
 151         u_char  src_bus_id;
 152         u_char  src_bus_irq;
 153         u_char  dst_apic_id;
 154         u_char  dst_apic_int;
 155 }      *int_entry_ptr;
 156
 157 /* descriptions of MP basetable entries */
 158 typedef struct BASETABLE_ENTRY {
 159         u_char  type;
 160         u_char  length;
 161         char    name[16];
 162 }       basetable_entry;
 163
 164 struct mptable_pos {
 165         mpfps_t         mp_fps;
 166         mpcth_t         mp_cth;
 167         vm_size_t       mp_cth_mapsz;
 168 };
 169
 170 #define MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(mpt) \
 171         ((mpt)->mp_fps->mpfb1 != 0 || (mpt)->mp_cth == NULL)
 172
 173 struct mptable_bus {
 174         int             mb_id;
 175         int             mb_type;        /* MPTABLE_BUS_ */
 176         TAILQ_ENTRY(mptable_bus) mb_link;
 177 };
 178
 179 #define MPTABLE_BUS_ISA         0
 180 #define MPTABLE_BUS_PCI         1
 181
 182 struct mptable_bus_info {
 183         TAILQ_HEAD(, mptable_bus) mbi_list;
 184 };
 185
 186 struct mptable_pci_int {
 187         int             mpci_bus;
 188         int             mpci_dev;
 189         int             mpci_pin;
 190
 191         int             mpci_ioapic_idx;
 192         int             mpci_ioapic_pin;
 193         TAILQ_ENTRY(mptable_pci_int) mpci_link;
 194 };
 195
 196 struct mptable_ioapic {
 197         int             mio_idx;
 198         int             mio_apic_id;
 199         uint32_t        mio_addr;
 200         int             mio_gsi_base;
 201         int             mio_npin;
 202         TAILQ_ENTRY(mptable_ioapic) mio_link;
 203 };
 204
 205 typedef int     (*mptable_iter_func)(void *, const void *, int);
 206
 207 /*
 208  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
 209  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
 210  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
 211  *
 212  */
 213 #if defined(CHECK_POINTS)
 214 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
 215 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
 216
 217 #define CHECK_INIT(D);                          \
 218         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
 219         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
 220         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
 221         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
 222         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
 223         CHECK_WRITE(0x39, (D));
 224
 225 #define CHECK_PRINT(S);                         \
 226         kprintf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n", \
 227            (S),                                 \
 228            CHECK_READ(0x34),                    \
 229            CHECK_READ(0x35),                    \
 230            CHECK_READ(0x36),                    \
 231            CHECK_READ(0x37),                    \
 232            CHECK_READ(0x38),                    \
 233            CHECK_READ(0x39));
 234
 235 #else                           /* CHECK_POINTS */
 236
 237 #define CHECK_INIT(D)
 238 #define CHECK_PRINT(S)
 239
 240 #endif                          /* CHECK_POINTS */
 241
 242 /*
 243  * Values to send to the POST hardware.
 244  */
 245 #define MP_BOOTADDRESS_POST     0x10
 246 #define MP_PROBE_POST           0x11
 247 #define MPTABLE_PASS1_POST      0x12
 248
 249 #define MP_START_POST           0x13
 250 #define MP_ENABLE_POST          0x14
 251 #define MPTABLE_PASS2_POST      0x15
 252
 253 #define START_ALL_APS_POST      0x16
 254 #define INSTALL_AP_TRAMP_POST   0x17
 255 #define START_AP_POST           0x18
 256
 257 #define MP_ANNOUNCE_POST        0x19
 258
 259 /** XXX FIXME: where does this really belong, isa.h/isa.c perhaps? */
 260 int     current_postcode;
 261
 262 /** XXX FIXME: what system files declare these??? */
 263 extern struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
 264
 265 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
 266 extern  int nkpt;
 267
 268 u_int32_t cpu_apic_versions[NAPICID];   /* populated during mptable scan */
 269 int64_t tsc0_offset;
 270 extern int64_t tsc_offsets[];
 271
 272 extern u_long ebda_addr;
 273
 274 #ifdef SMP /* APIC-IO */
 275 struct apic_intmapinfo  int_to_apicintpin[APIC_INTMAPSIZE];
 276 #endif
 277
 278 /*
 279  * APIC ID logical/physical mapping structures.
 280  * We oversize these to simplify boot-time config.
 281  */
 282 int     cpu_num_to_apic_id[NAPICID];
 283 int     apic_id_to_logical[NAPICID];
 284
 285 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
 286 char *bootSTK;
 287 static int bootAP;
 288
 289 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
 290
 291 extern inthand_t IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
 292
 293 static basetable_entry basetable_entry_types[] =
 294 {
 295         {0, 20, "Processor"},
 296         {1, 8, "Bus"},
 297         {2, 8, "I/O APIC"},
 298         {3, 8, "I/O INT"},
 299         {4, 8, "Local INT"}
 300 };
 301
 302 /*
 303  * Local data and functions.
 304  */
 305
 306 static u_int    boot_address;
 307 static u_int    base_memory;
 308 static int      mp_finish;
 309 static int      mp_finish_lapic;
 310
 311 static void     mp_enable(u_int boot_addr);
 312
 313 static int      mptable_iterate_entries(const mpcth_t,
 314                     mptable_iter_func, void *);
 315 static int      mptable_search(void);
 316 static long     mptable_search_sig(u_int32_t target, int count);
 317 static int      mptable_hyperthread_fixup(cpumask_t, int);
 318 static int      mptable_map(struct mptable_pos *);
 319 static void     mptable_unmap(struct mptable_pos *);
 320 static void     mptable_bus_info_alloc(const mpcth_t,
 321                     struct mptable_bus_info *);
 322 static void     mptable_bus_info_free(struct mptable_bus_info *);
 323
 324 static int      mptable_lapic_probe(struct lapic_enumerator *);
 325 static void     mptable_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *);
 326 static void     mptable_lapic_default(void);
 327
 328 static int      mptable_ioapic_probe(struct ioapic_enumerator *);
 329 static void     mptable_ioapic_enumerate(struct ioapic_enumerator *);
 330
 331 static int      start_all_aps(u_int boot_addr);
 332 #if 0
 333 static void     install_ap_tramp(u_int boot_addr);
 334 #endif
 335 static int      start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest);
 336 static int      smitest(void);
 337
 338 static cpumask_t smp_startup_mask = 1;  /* which cpus have been started */
 339 static cpumask_t smp_lapic_mask = 1;    /* which cpus have lapic been inited */
 340 cpumask_t smp_active_mask = 1;  /* which cpus are ready for IPIs etc? */
 341 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RD, &smp_active_mask, 0, "");
 342 static u_int    bootMP_size;
 343
 344 int                     imcr_present;
 345
 346 static vm_paddr_t       mptable_fps_phyaddr;
 347 static int              mptable_use_default;
 348 static TAILQ_HEAD(mptable_pci_int_list, mptable_pci_int) mptable_pci_int_list =
 349         TAILQ_HEAD_INITIALIZER(mptable_pci_int_list);
 350 static TAILQ_HEAD(mptable_ioapic_list, mptable_ioapic) mptable_ioapic_list =
 351         TAILQ_HEAD_INITIALIZER(mptable_ioapic_list);
 352
 353 /*
 354  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
 355  */
 356 u_int
 357 mp_bootaddress(u_int basemem)
 358 {
 359         POSTCODE(MP_BOOTADDRESS_POST);
 360
 361         base_memory = basemem;
 362
 363         bootMP_size = mptramp_end - mptramp_start;
 364         boot_address = trunc_page(basemem * 1024); /* round down to 4k boundary */
 365         if (((basemem * 1024) - boot_address) < bootMP_size)
 366                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
 367         /* 3 levels of page table pages */
 368         mptramp_pagetables = boot_address - (PAGE_SIZE * 3);
 369
 370         return mptramp_pagetables;
 371 }
 372
 373
 374 static void
 375 mptable_probe(void)
 376 {
 377         struct mptable_pos mpt;
 378         int error;
 379
 380         KKASSERT(mptable_fps_phyaddr == 0);
 381
 382         mptable_fps_phyaddr = mptable_search();
 383         if (mptable_fps_phyaddr == 0)
 384                 return;
 385
 386         error = mptable_map(&mpt);
 387         if (error) {
 388                 mptable_fps_phyaddr = 0;
 389                 return;
 390         }
 391
 392         if (MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt)) {
 393                 kprintf("MPTABLE: use default configuration\n");
 394                 mptable_use_default = 1;
 395         }
 396         if (mpt.mp_fps->mpfb2 & 0x80)
 397                 imcr_present = 1;
 398
 399         mptable_unmap(&mpt);
 400 }
 401 SYSINIT(mptable_probe, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_FIRST, mptable_probe, 0);
 402
 403 /*
 404  * Look for an Intel MP spec table (ie, SMP capable hardware).
 405  */
 406 static int
 407 mptable_search(void)
 408 {
 409         long    x;
 410         u_int32_t target;
 411
 412         POSTCODE(MP_PROBE_POST);
 413
 414         /* see if EBDA exists */
 415         if (ebda_addr != 0) {
 416                 /* search first 1K of EBDA */
 417                 target = (u_int32_t)ebda_addr;
 418                 if ((x = mptable_search_sig(target, 1024 / 4)) > 0)
 419                         return x;
 420         } else {
 421                 /* last 1K of base memory, effective 'top of base' passed in */
 422                 target = (u_int32_t)(base_memory - 0x400);
 423                 if ((x = mptable_search_sig(target, 1024 / 4)) > 0)
 424                         return x;
 425         }
 426
 427         /* search the BIOS */
 428         target = (u_int32_t)BIOS_BASE;
 429         if ((x = mptable_search_sig(target, BIOS_COUNT)) > 0)
 430                 return x;
 431
 432         /* search the extended BIOS */
 433         target = (u_int32_t)BIOS_BASE2;
 434         if ((x = mptable_search_sig(target, BIOS_COUNT)) > 0)
 435                 return x;
 436
 437         /* nothing found */
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 static int
 442 mptable_iterate_entries(const mpcth_t cth, mptable_iter_func func, void *arg)
 443 {
 444         int count, total_size;
 445         const void *position;
 446
 447         KKASSERT(cth->base_table_length >= sizeof(struct MPCTH));
 448         total_size = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
 449         position = (const uint8_t *)cth + sizeof(struct MPCTH);
 450         count = cth->entry_count;
 451
 452         while (count--) {
 453                 int type, error;
 454
 455                 KKASSERT(total_size >= 0);
 456                 if (total_size == 0) {
 457                         kprintf("invalid base MP table, "
 458                                 "entry count and length mismatch\n");
 459                         return EINVAL;
 460                 }
 461
 462                 type = *(const uint8_t *)position;
 463                 switch (type) {
 464                 case 0: /* processor_entry */
 465                 case 1: /* bus_entry */
 466                 case 2: /* io_apic_entry */
 467                 case 3: /* int_entry */
 468                 case 4: /* int_entry */
 469                         break;
 470                 default:
 471                         kprintf("unknown base MP table entry type %d\n", type);
 472                         return EINVAL;
 473                 }
 474
 475                 if (total_size < basetable_entry_types[type].length) {
 476                         kprintf("invalid base MP table length, "
 477                                 "does not contain all entries\n");
 478                         return EINVAL;
 479                 }
 480                 total_size -= basetable_entry_types[type].length;
 481
 482                 error = func(arg, position, type);
 483                 if (error)
 484                         return error;
 485
 486                 position = (const uint8_t *)position +
 487                     basetable_entry_types[type].length;
 488         }
 489         return 0;
 490 }
 491
 492
 493 /*
 494  * Startup the SMP processors.
 495  */
 496 void
 497 mp_start(void)
 498 {
 499         POSTCODE(MP_START_POST);
 500         mp_enable(boot_address);
 501 }
 502
 503
 504 /*
 505  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
 506  */
 507 void
 508 mp_announce(void)
 509 {
 510         int     x;
 511
 512         POSTCODE(MP_ANNOUNCE_POST);
 513
 514         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor motherboard\n");
 515         kprintf(" cpu0 (BSP): apic id: %2d", CPU_TO_ID(0));
 516         kprintf(", version: 0x%08x\n", cpu_apic_versions[0]);
 517         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
 518                 kprintf(" cpu%d (AP):  apic id: %2d", x, CPU_TO_ID(x));
 519                 kprintf(", version: 0x%08x\n", cpu_apic_versions[x]);
 520         }
 521
 522         if (!apic_io_enable)
 523                 kprintf(" Warning: APIC I/O disabled\n");
 524 }
 525
 526 /*
 527  * AP cpu's call this to sync up protected mode.
 528  *
 529  * WARNING! %gs is not set up on entry.  This routine sets up %gs.
 530  */
 531 void
 532 init_secondary(void)
 533 {
 534         int     gsel_tss;
 535         int     x, myid = bootAP;
 536         u_int64_t msr, cr0;
 537         struct mdglobaldata *md;
 538         struct privatespace *ps;
 539
 540         ps = &CPU_prvspace[myid];
 541
 542         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
 543                 (long) &ps->mdglobaldata.gd_common_tss;
 544         ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace = ps;
 545
 546         /* We fill the 32-bit segment descriptors */
 547         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
 548                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
 549                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[myid * NGDT + x]);
 550         }
 551         /* And now a 64-bit one */
 552         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
 553             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL]);
 554
 555         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
 556         r_gdt.rd_base = (long) &gdt[myid * NGDT];
 557         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
 558
 559         /* lgdt() destroys the GSBASE value, so we load GSBASE after lgdt() */
 560         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
 561         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)ps);
 562         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* XXX User value while we're in the kernel */
 563
 564         lidt(&r_idt);
 565
 566 #if 0
 567         lldt(_default_ldt);
 568         mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 569 #endif
 570
 571         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
 572         gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd_type = SDT_SYSTSS;
 573
 574         md = mdcpu;     /* loaded through %gs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
 575
 576         md->gd_common_tss.tss_rsp0 = 0; /* not used until after switch */
 577 #if 0 /* JG XXX */
 578         md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
 579 #endif
 580         md->gd_tss_gdt = &gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL];
 581         md->gd_common_tssd = *md->gd_tss_gdt;
 582
 583         /* double fault stack */
 584         md->gd_common_tss.tss_ist1 =
 585                 (long)&md->mi.gd_prvspace->idlestack[
 586                         sizeof(md->mi.gd_prvspace->idlestack)];
 587
 588         ltr(gsel_tss);
 589
 590         /*
 591          * Set to a known state:
 592          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 593          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 594          */
 595         cr0 = rcr0();
 596         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
 597         load_cr0(cr0);
 598
 599         /* Set up the fast syscall stuff */
 600         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
 601         wrmsr(MSR_EFER, msr);
 602         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
 603         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
 604         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
 605               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
 606         wrmsr(MSR_STAR, msr);
 607         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
 608
 609         pmap_set_opt();         /* PSE/4MB pages, etc */
 610 #if JGXXX
 611         /* Initialize the PAT MSR. */
 612         pmap_init_pat();
 613 #endif
 614
 615         /* set up CPU registers and state */
 616         cpu_setregs();
 617
 618         /* set up SSE/NX registers */
 619         initializecpu();
 620
 621         /* set up FPU state on the AP */
 622         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
 623
 624         /* disable the APIC, just to be SURE */
 625         lapic->svr &= ~APIC_SVR_ENABLE;
 626
 627         /* data returned to BSP */
 628         cpu_apic_versions[0] = lapic->version;
 629 }
 630
 631 /*******************************************************************
 632  * local functions and data
 633  */
 634
 635 /*
 636  * start the SMP system
 637  */
 638 static void
 639 mp_enable(u_int boot_addr)
 640 {
 641         POSTCODE(MP_ENABLE_POST);
 642
 643         lapic_config();
 644
 645         /* Initialize BSP's local APIC */
 646         lapic_init(TRUE);
 647
 648         /* start each Application Processor */
 649         start_all_aps(boot_addr);
 650
 651         if (apic_io_enable)
 652                 ioapic_config();
 653
 654         /* Finalize PIC */
 655         MachIntrABI.finalize();
 656 }
 657
 658
 659 /*
 660  * look for the MP spec signature
 661  */
 662
 663 /* string defined by the Intel MP Spec as identifying the MP table */
 664 #define MP_SIG          0x5f504d5f      /* _MP_ */
 665 #define NEXT(X)         ((X) += 4)
 666 static long
 667 mptable_search_sig(u_int32_t target, int count)
 668 {
 669         vm_size_t map_size;
 670         u_int32_t *addr;
 671         int x, ret;
 672
 673         KKASSERT(target != 0);
 674
 675         map_size = count * sizeof(u_int32_t);
 676         addr = pmap_mapdev((vm_paddr_t)target, map_size);
 677
 678         ret = 0;
 679         for (x = 0; x < count; NEXT(x)) {
 680                 if (addr[x] == MP_SIG) {
 681                         /* make array index a byte index */
 682                         ret = target + (x * sizeof(u_int32_t));
 683                         break;
 684                 }
 685         }
 686
 687         pmap_unmapdev((vm_offset_t)addr, map_size);
 688         return ret;
 689 }
 690
 691 static int processor_entry      (const struct PROCENTRY *entry, int cpu);
 692
 693 /*
 694  * Check if we should perform a hyperthreading "fix-up" to
 695  * enumerate any logical CPU's that aren't already listed
 696  * in the table.
 697  *
 698  * XXX: We assume that all of the physical CPUs in the
 699  * system have the same number of logical CPUs.
 700  *
 701  * XXX: We assume that APIC ID's are allocated such that
 702  * the APIC ID's for a physical processor are aligned
 703  * with the number of logical CPU's in the processor.
 704  */
 705 static int
 706 mptable_hyperthread_fixup(cpumask_t id_mask, int cpu_count)
 707 {
 708         int i, id, lcpus_max, logical_cpus;
 709
 710         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0)
 711                 return 0;
 712
 713         lcpus_max = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
 714         if (lcpus_max <= 1)
 715                 return 0;
 716
 717         if (strcmp(cpu_vendor, "GenuineIntel") == 0) {
 718                 /*
 719                  * INSTRUCTION SET REFERENCE, A-M (#253666)
 720                  * Page 3-181, Table 3-20
 721                  * "The nearest power-of-2 integer that is not smaller
 722                  *  than EBX[23:16] is the number of unique initial APIC
 723                  *  IDs reserved for addressing different logical
 724                  *  processors in a physical package."
 725                  */
 726                 for (i = 0; ; ++i) {
 727                         if ((1 << i) >= lcpus_max) {
 728                                 lcpus_max = 1 << i;
 729                                 break;
 730                         }
 731                 }
 732         }
 733
 734         KKASSERT(cpu_count != 0);
 735         if (cpu_count == lcpus_max) {
 736                 /* We have nothing to fix */
 737                 return 0;
 738         } else if (cpu_count == 1) {
 739                 /* XXX this may be incorrect */
 740                 logical_cpus = lcpus_max;
 741         } else {
 742                 int cur, prev, dist;
 743
 744                 /*
 745                  * Calculate the distances between two nearest
 746                  * APIC IDs.  If all such distances are same,
 747                  * then it is the number of missing cpus that
 748                  * we are going to fill later.
 749                  */
 750                 dist = cur = prev = -1;
 751                 for (id = 0; id < MAXCPU; ++id) {
 752                         if ((id_mask & CPUMASK(id)) == 0)
 753                                 continue;
 754
 755                         cur = id;
 756                         if (prev >= 0) {
 757                                 int new_dist = cur - prev;
 758
 759                                 if (dist < 0)
 760                                         dist = new_dist;
 761
 762                                 /*
 763                                  * Make sure that all distances
 764                                  * between two nearest APIC IDs
 765                                  * are same.
 766                                  */
 767                                 if (dist != new_dist)
 768                                         return 0;
 769                         }
 770                         prev = cur;
 771                 }
 772                 if (dist == 1)
 773                         return 0;
 774
 775                 /* Must be power of 2 */
 776                 if (dist & (dist - 1))
 777                         return 0;
 778
 779                 /* Can't exceed CPU package capacity */
 780                 if (dist > lcpus_max)
 781                         logical_cpus = lcpus_max;
 782                 else
 783                         logical_cpus = dist;
 784         }
 785
 786         /*
 787          * For each APIC ID of a CPU that is set in the mask,
 788          * scan the other candidate APIC ID's for this
 789          * physical processor.  If any of those ID's are
 790          * already in the table, then kill the fixup.
 791          */
 792         for (id = 0; id < MAXCPU; id++) {
 793                 if ((id_mask & CPUMASK(id)) == 0)
 794                         continue;
 795                 /* First, make sure we are on a logical_cpus boundary. */
 796                 if (id % logical_cpus != 0)
 797                         return 0;
 798                 for (i = id + 1; i < id + logical_cpus; i++)
 799                         if ((id_mask & CPUMASK(i)) != 0)
 800                                 return 0;
 801         }
 802         return logical_cpus;
 803 }
 804
 805 static int
 806 mptable_map(struct mptable_pos *mpt)
 807 {
 808         mpfps_t fps = NULL;
 809         mpcth_t cth = NULL;
 810         vm_size_t cth_mapsz = 0;
 811
 812         KKASSERT(mptable_fps_phyaddr != 0);
 813
 814         bzero(mpt, sizeof(*mpt));
 815
 816         fps = pmap_mapdev(mptable_fps_phyaddr, sizeof(*fps));
 817         if (fps->pap != 0) {
 818                 /*
 819                  * Map configuration table header to get
 820                  * the base table size
 821                  */
 822                 cth = pmap_mapdev(fps->pap, sizeof(*cth));
 823                 cth_mapsz = cth->base_table_length;
 824                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)cth, sizeof(*cth));
 825
 826                 if (cth_mapsz < sizeof(*cth)) {
 827                         kprintf("invalid base MP table length %d\n",
 828                                 (int)cth_mapsz);
 829                         pmap_unmapdev((vm_offset_t)fps, sizeof(*fps));
 830                         return EINVAL;
 831                 }
 832
 833                 /*
 834                  * Map the base table
 835                  */
 836                 cth = pmap_mapdev(fps->pap, cth_mapsz);
 837         }
 838
 839         mpt->mp_fps = fps;
 840         mpt->mp_cth = cth;
 841         mpt->mp_cth_mapsz = cth_mapsz;
 842
 843         return 0;
 844 }
 845
 846 static void
 847 mptable_unmap(struct mptable_pos *mpt)
 848 {
 849         if (mpt->mp_cth != NULL) {
 850                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)mpt->mp_cth, mpt->mp_cth_mapsz);
 851                 mpt->mp_cth = NULL;
 852                 mpt->mp_cth_mapsz = 0;
 853         }
 854         if (mpt->mp_fps != NULL) {
 855                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)mpt->mp_fps, sizeof(*mpt->mp_fps));
 856                 mpt->mp_fps = NULL;
 857         }
 858 }
 859
 860 void
 861 mp_set_cpuids(int cpu_id, int apic_id)
 862 {
 863         CPU_TO_ID(cpu_id) = apic_id;
 864         ID_TO_CPU(apic_id) = cpu_id;
 865 }
 866
 867 static int
 868 processor_entry(const struct PROCENTRY *entry, int cpu)
 869 {
 870         KKASSERT(cpu > 0);
 871
 872         /* check for usability */
 873         if (!(entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN))
 874                 return 0;
 875
 876         /* check for BSP flag */
 877         if (entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
 878                 mp_set_cpuids(0, entry->apic_id);
 879                 return 0;       /* its already been counted */
 880         }
 881
 882         /* add another AP to list, if less than max number of CPUs */
 883         else if (cpu < MAXCPU) {
 884                 mp_set_cpuids(cpu, entry->apic_id);
 885                 return 1;
 886         }
 887
 888         return 0;
 889 }
 890
 891 /*
 892  * Map a physical memory address representing I/O into KVA.  The I/O
 893  * block is assumed not to cross a page boundary.
 894  */
 895 void *
 896 ioapic_map(vm_paddr_t pa)
 897 {
 898         KKASSERT(pa < 0x100000000LL);
 899
 900         return pmap_mapdev_uncacheable(pa, PAGE_SIZE);
 901 }
 902
 903 /*
 904  * start each AP in our list
 905  */
 906 static int
 907 start_all_aps(u_int boot_addr)
 908 {
 909         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
 910         u_int64_t *pt4, *pt3, *pt2;
 911         int     x, i, pg;
 912         int     shift;
 913         int     smicount;
 914         int     smibest;
 915         int     smilast;
 916         u_char  mpbiosreason;
 917         u_long  mpbioswarmvec;
 918         struct mdglobaldata *gd;
 919         struct privatespace *ps;
 920
 921         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
 922
 923         /* install the AP 1st level boot code */
 924         pmap_kenter(va, boot_address);
 925         cpu_invlpg((void *)va);         /* JG XXX */
 926         bcopy(mptramp_start, (void *)va, bootMP_size);
 927
 928         /* Locate the page tables, they'll be below the trampoline */
 929         pt4 = (u_int64_t *)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + KERNBASE);
 930         pt3 = pt4 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
 931         pt2 = pt3 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
 932
 933         /* Create the initial 1GB replicated page tables */
 934         for (i = 0; i < 512; i++) {
 935                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
 936                 pt4[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + PAGE_SIZE);
 937                 pt4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 938
 939                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
 940                 pt3[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + (2 * PAGE_SIZE));
 941                 pt3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
 942
 943                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
 944                 pt2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
 945                 pt2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
 946         }
 947
 948         /* save the current value of the warm-start vector */
 949         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
 950         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
 951         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
 952
 953         /* setup a vector to our boot code */
 954         *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
 955         *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
 956         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
 957         outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
 958
 959         /*
 960          * If we have a TSC we can figure out the SMI interrupt rate.
 961          * The SMI does not necessarily use a constant rate.  Spend
 962          * up to 250ms trying to figure it out.
 963          */
 964         smibest = 0;
 965         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
 966                 set_apic_timer(275000);
 967                 smilast = read_apic_timer();
 968                 for (x = 0; x < 20 && read_apic_timer(); ++x) {
 969                         smicount = smitest();
 970                         if (smibest == 0 || smilast - smicount < smibest)
 971                                 smibest = smilast - smicount;
 972                         smilast = smicount;
 973                 }
 974                 if (smibest > 250000)
 975                         smibest = 0;
 976                 if (smibest) {
 977                         smibest = smibest * (int64_t)1000000 /
 978                                   get_apic_timer_frequency();
 979                 }
 980         }
 981         if (smibest)
 982                 kprintf("SMI Frequency (worst case): %d Hz (%d us)\n",
 983                         1000000 / smibest, smibest);
 984
 985         /* start each AP */
 986         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
 987
 988                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
 989
 990                 /* first page of AP's private space */
 991                 pg = x * x86_64_btop(sizeof(struct privatespace));
 992
 993                 /* allocate new private data page(s) */
 994                 gd = (struct mdglobaldata *)kmem_alloc(&kernel_map,
 995                                 MDGLOBALDATA_BASEALLOC_SIZE);
 996
 997                 gd = &CPU_prvspace[x].mdglobaldata;     /* official location */
 998                 bzero(gd, sizeof(*gd));
 999                 gd->mi.gd_prvspace = ps = &CPU_prvspace[x];
1000
1001                 /* prime data page for it to use */
1002                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
1003                 cpu_gdinit(gd, x);
1004                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
1005                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
1006
1007                 /* setup a vector to our boot code */
1008                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
1009                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
1010                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1011                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
1012
1013                 /*
1014                  * Setup the AP boot stack
1015                  */
1016                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES*PAGE_SIZE/2];
1017                 bootAP = x;
1018
1019                 /* attempt to start the Application Processor */
1020                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
1021                 if (!start_ap(gd, boot_addr, smibest)) {
1022                         kprintf("\nAP #%d (PHY# %d) failed!\n",
1023                                 x, CPU_TO_ID(x));
1024                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
1025                         /* better panic as the AP may be running loose */
1026                         kprintf("panic y/n? [y] ");
1027                         if (cngetc() != 'n')
1028                                 panic("bye-bye");
1029                 }
1030                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
1031
1032                 /* record its version info */
1033                 cpu_apic_versions[x] = cpu_apic_versions[0];
1034         }
1035
1036         /* set ncpus to 1 + highest logical cpu.  Not all may have come up */
1037         ncpus = x;
1038
1039         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
1040         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
1041                 ;
1042         --shift;
1043         ncpus2_shift = shift;
1044         ncpus2 = 1 << shift;
1045         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
1046
1047         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
1048         if ((1 << shift) < ncpus)
1049                 ++shift;
1050         ncpus_fit = 1 << shift;
1051         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
1052
1053         /* build our map of 'other' CPUs */
1054         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~CPUMASK(mycpu->gd_cpuid);
1055         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
1056         bzero(mycpu->gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
1057
1058         /* fill in our (BSP) APIC version */
1059         cpu_apic_versions[0] = lapic->version;
1060
1061         /* restore the warmstart vector */
1062         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
1063         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1064         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
1065
1066         /*
1067          * NOTE!  The idlestack for the BSP was setup by locore.  Finish
1068          * up, clean out the P==V mapping we did earlier.
1069          */
1070         pmap_set_opt();
1071
1072         /*
1073          * Wait all APs to finish initializing LAPIC
1074          */
1075         mp_finish_lapic = 1;
1076         if (bootverbose)
1077                 kprintf("SMP: Waiting APs LAPIC initialization\n");
1078         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
1079                 tsc0_offset = rdtsc();
1080         tsc_offsets[0] = 0;
1081         rel_mplock();
1082         while (smp_lapic_mask != smp_startup_mask) {
1083                 cpu_lfence();
1084                 if (cpu_feature & CPUID_TSC)
1085                         tsc0_offset = rdtsc();
1086         }
1087         while (try_mplock() == 0)
1088                 ;
1089
1090         /* number of APs actually started */
1091         return ncpus - 1;
1092 }
1093
1094
1095 /*
1096  * load the 1st level AP boot code into base memory.
1097  */
1098
1099 /* targets for relocation */
1100 extern void bigJump(void);
1101 extern void bootCodeSeg(void);
1102 extern void bootDataSeg(void);
1103 extern void MPentry(void);
1104 extern u_int MP_GDT;
1105 extern u_int mp_gdtbase;
1106
1107 #if 0
1108
1109 static void
1110 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
1111 {
1112         int     x;
1113         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
1114         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
1115         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1116         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
1117         u_int8_t *dst8;
1118         u_int16_t *dst16;
1119         u_int32_t *dst32;
1120
1121         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
1122
1123         for (x = 0; x < size; ++x)
1124                 *dst++ = *src++;
1125
1126         /*
1127          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
1128          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
1129          * to mpboot.s might require changes here.
1130          */
1131
1132         /* boot code is located in KERNEL space */
1133         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1134
1135         /* modify the lgdt arg */
1136         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
1137         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
1138
1139         /* modify the ljmp target for MPentry() */
1140         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
1141         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
1142
1143         /* modify the target for boot code segment */
1144         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
1145         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1146         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1147         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1148
1149         /* modify the target for boot data segment */
1150         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
1151         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1152         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1153         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1154 }
1155
1156 #endif
1157
1158 /*
1159  * This function starts the AP (application processor) identified
1160  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
1161  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
1162  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
1163  * but it seems to work.
1164  *
1165  * NOTE: eventually an AP gets to ap_init(), which is called just
1166  * before the AP goes into the LWKT scheduler's idle loop.
1167  */
1168 static int
1169 start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest)
1170 {
1171         int     physical_cpu;
1172         int     vector;
1173         u_long  icr_lo, icr_hi;
1174
1175         POSTCODE(START_AP_POST);
1176
1177         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
1178         physical_cpu = CPU_TO_ID(gd->mi.gd_cpuid);
1179
1180         /* calculate the vector */
1181         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
1182
1183         /* We don't want anything interfering */
1184         cpu_disable_intr();
1185
1186         /* Make sure the target cpu sees everything */
1187         wbinvd();
1188
1189         /*
1190          * Try to detect when a SMI has occurred, wait up to 200ms.
1191          *
1192          * If a SMI occurs during an AP reset but before we issue
1193          * the STARTUP command, the AP may brick.  To work around
1194          * this problem we hold off doing the AP startup until
1195          * after we have detected the SMI.  Hopefully another SMI
1196          * will not occur before we finish the AP startup.
1197          *
1198          * Retries don't seem to help.  SMIs have a window of opportunity
1199          * and if USB->legacy keyboard emulation is enabled in the BIOS
1200          * the interrupt rate can be quite high.
1201          *
1202          * NOTE: Don't worry about the L1 cache load, it might bloat
1203          *       ldelta a little but ndelta will be so huge when the SMI
1204          *       occurs the detection logic will still work fine.
1205          */
1206         if (smibest) {
1207                 set_apic_timer(200000);
1208                 smitest();
1209         }
1210
1211         /*
1212          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
1213          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
1214          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
1215          * ignored.
1216          *
1217          * see apic/apicreg.h for icr bit definitions.
1218          *
1219          * TIME CRITICAL CODE, DO NOT DO ANY KPRINTFS IN THE HOT PATH.
1220          */
1221
1222         /*
1223          * Setup the address for the target AP.  We can setup
1224          * icr_hi once and then just trigger operations with
1225          * icr_lo.
1226          */
1227         icr_hi = lapic->icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
1228         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
1229         icr_lo = lapic->icr_lo & 0xfff00000;
1230         lapic->icr_hi = icr_hi;
1231
1232         /*
1233          * Do an INIT IPI: assert RESET
1234          *
1235          * Use edge triggered mode to assert INIT
1236          */
1237         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00004500;
1238         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
1239                  /* spin */ ;
1240
1241         /*
1242          * The spec calls for a 10ms delay but we may have to use a
1243          * MUCH lower delay to avoid bricking an AP due to a fast SMI
1244          * interrupt.  We have other loops here too and dividing by 2
1245          * doesn't seem to be enough even after subtracting 350us,
1246          * so we divide by 4.
1247          *
1248          * Our minimum delay is 150uS, maximum is 10ms.  If no SMI
1249          * interrupt was detected we use the full 10ms.
1250          */
1251         if (smibest == 0)
1252                 u_sleep(10000);
1253         else if (smibest < 150 * 4 + 350)
1254                 u_sleep(150);
1255         else if ((smibest - 350) / 4 < 10000)
1256                 u_sleep((smibest - 350) / 4);
1257         else
1258                 u_sleep(10000);
1259
1260         /*
1261          * Do an INIT IPI: deassert RESET
1262          *
1263          * Use level triggered mode to deassert.  It is unclear
1264          * why we need to do this.
1265          */
1266         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
1267         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
1268                  /* spin */ ;
1269         u_sleep(150);                           /* wait 150us */
1270
1271         /*
1272          * Next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
1273          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
1274          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
1275          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
1276          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
1277          * will run.
1278          */
1279         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
1280         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
1281                  /* spin */ ;
1282         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
1283
1284         /*
1285          * Finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
1286          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
1287          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
1288          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
1289          */
1290         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
1291         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
1292                  /* spin */ ;
1293
1294         /* Resume normal operation */
1295         cpu_enable_intr();
1296
1297         /* wait for it to start, see ap_init() */
1298         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
1299         while (read_apic_timer()) {
1300                 if (smp_startup_mask & CPUMASK(gd->mi.gd_cpuid))
1301                         return 1;       /* return SUCCESS */
1302         }
1303
1304         return 0;               /* return FAILURE */
1305 }
1306
1307 static
1308 int
1309 smitest(void)
1310 {
1311         int64_t ltsc;
1312         int64_t ntsc;
1313         int64_t ldelta;
1314         int64_t ndelta;
1315         int count;
1316
1317         ldelta = 0;
1318         ndelta = 0;
1319         while (read_apic_timer()) {
1320                 ltsc = rdtsc();
1321                 for (count = 0; count < 100; ++count)
1322                         ntsc = rdtsc(); /* force loop to occur */
1323                 if (ldelta) {
1324                         ndelta = ntsc - ltsc;
1325                         if (ldelta > ndelta)
1326                                 ldelta = ndelta;
1327                         if (ndelta > ldelta * 2)
1328                                 break;
1329                 } else {
1330                         ldelta = ntsc - ltsc;
1331                 }
1332         }
1333         return(read_apic_timer());
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Synchronously flush the TLB on all other CPU's.  The current cpu's
1338  * TLB is not flushed.  If the caller wishes to flush the current cpu's
1339  * TLB the caller must call cpu_invltlb() in addition to smp_invltlb().
1340  *
1341  * NOTE: If for some reason we were unable to start all cpus we cannot
1342  *       safely use broadcast IPIs.
1343  */
1344
1345 static cpumask_t smp_invltlb_req;
1346
1347 #define SMP_INVLTLB_DEBUG
1348
1349 void
1350 smp_invltlb(void)
1351 {
1352 #ifdef SMP
1353         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
1354 #ifdef SMP_INVLTLB_DEBUG
1355         long count = 0;
1356         long xcount = 0;
1357 #endif
1358
1359         crit_enter_gd(&md->mi);
1360         md->gd_invltlb_ret = 0;
1361         ++md->mi.gd_cnt.v_smpinvltlb;
1362         atomic_set_cpumask(&smp_invltlb_req, md->mi.gd_cpumask);
1363 #ifdef SMP_INVLTLB_DEBUG
1364 again:
1365 #endif
1366         if (smp_startup_mask == smp_active_mask) {
1367                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
1368         } else {
1369                 selected_apic_ipi(smp_active_mask & ~md->mi.gd_cpumask,
1370                                   XINVLTLB_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1371         }
1372
1373 #ifdef SMP_INVLTLB_DEBUG
1374         if (xcount)
1375                 kprintf("smp_invltlb: ipi sent\n");
1376 #endif
1377         while ((md->gd_invltlb_ret & smp_active_mask & ~md->mi.gd_cpumask) !=
1378                (smp_active_mask & ~md->mi.gd_cpumask)) {
1379                 cpu_mfence();
1380                 cpu_pause();
1381 #ifdef SMP_INVLTLB_DEBUG
1382                 /* DEBUGGING */
1383                 if (++count == 400000000) {
1384                         print_backtrace(-1);
1385                         kprintf("smp_invltlb: endless loop %08lx %08lx, "
1386                                 "rflags %016jx retry",
1387                               (long)md->gd_invltlb_ret,
1388                               (long)smp_invltlb_req,
1389                               (intmax_t)read_rflags());
1390                         __asm __volatile ("sti");
1391                         ++xcount;
1392                         if (xcount > 2)
1393                                 lwkt_process_ipiq();
1394                         if (xcount > 3) {
1395                                 int bcpu = BSFCPUMASK(~md->gd_invltlb_ret &
1396                                                       ~md->mi.gd_cpumask &
1397                                                       smp_active_mask);
1398                                 globaldata_t xgd;
1399
1400                                 kprintf("bcpu %d\n", bcpu);
1401                                 xgd = globaldata_find(bcpu);
1402                                 kprintf("thread %p %s\n", xgd->gd_curthread, xgd->gd_curthread->td_comm);
1403                         }
1404                         if (xcount > 5)
1405                                 Debugger("giving up");
1406                         count = 0;
1407                         goto again;
1408                 }
1409 #endif
1410         }
1411         atomic_clear_cpumask(&smp_invltlb_req, md->mi.gd_cpumask);
1412         crit_exit_gd(&md->mi);
1413 #endif
1414 }
1415
1416 #ifdef SMP
1417
1418 /*
1419  * Called from Xinvltlb assembly with interrupts disabled.  We didn't
1420  * bother to bump the critical section count or nested interrupt count
1421  * so only do very low level operations here.
1422  */
1423 void
1424 smp_invltlb_intr(void)
1425 {
1426         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
1427         struct mdglobaldata *omd;
1428         cpumask_t mask;
1429         int cpu;
1430
1431         cpu_mfence();
1432         mask = smp_invltlb_req;
1433         cpu_invltlb();
1434         while (mask) {
1435                 cpu = BSFCPUMASK(mask);
1436                 mask &= ~CPUMASK(cpu);
1437                 omd = (struct mdglobaldata *)globaldata_find(cpu);
1438                 atomic_set_cpumask(&omd->gd_invltlb_ret, md->mi.gd_cpumask);
1439         }
1440 }
1441
1442 #endif
1443
1444 /*
1445  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
1446  *  requesting that they halt execution.
1447  *
1448  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
1449  *
1450  *  - Signals all CPUs in map to stop.
1451  *  - Waits for each to stop.
1452  *
1453  * Returns:
1454  *  -1: error
1455  *   0: NA
1456  *   1: ok
1457  *
1458  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
1459  *            from executing at same time.
1460  */
1461 int
1462 stop_cpus(cpumask_t map)
1463 {
1464         map &= smp_active_mask;
1465
1466         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
1467         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1468
1469         while ((stopped_cpus & map) != map)
1470                 /* spin */ ;
1471
1472         return 1;
1473 }
1474
1475
1476 /*
1477  * Called by a CPU to restart stopped CPUs.
1478  *
1479  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
1480  *
1481  *  - Signals all CPUs in map to restart.
1482  *  - Waits for each to restart.
1483  *
1484  * Returns:
1485  *  -1: error
1486  *   0: NA
1487  *   1: ok
1488  */
1489 int
1490 restart_cpus(cpumask_t map)
1491 {
1492         /* signal other cpus to restart */
1493         started_cpus = map & smp_active_mask;
1494
1495         while ((stopped_cpus & map) != 0) /* wait for each to clear its bit */
1496                 /* spin */ ;
1497
1498         return 1;
1499 }
1500
1501 /*
1502  * This is called once the mpboot code has gotten us properly relocated
1503  * and the MMU turned on, etc.   ap_init() is actually the idle thread,
1504  * and when it returns the scheduler will call the real cpu_idle() main
1505  * loop for the idlethread.  Interrupts are disabled on entry and should
1506  * remain disabled at return.
1507  */
1508 void
1509 ap_init(void)
1510 {
1511         u_int   apic_id;
1512
1513         /*
1514          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
1515          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
1516          * is waiting for our signal.
1517          *
1518          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
1519          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
1520          * trying to send us an IPI.
1521          */
1522         smp_startup_mask |= CPUMASK(mycpu->gd_cpuid);
1523         cpu_mfence();
1524
1525         /*
1526          * Interlock for LAPIC initialization.  Wait until mp_finish_lapic is
1527          * non-zero, then get the MP lock.
1528          *
1529          * Note: We are in a critical section.
1530          *
1531          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
1532          *
1533          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
1534          * from improperly caching mp_finish_lapic, and the cpu from improperly
1535          * caching it.
1536          */
1537         while (mp_finish_lapic == 0)
1538                 cpu_lfence();
1539         while (try_mplock() == 0)
1540                 ;
1541
1542         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1543                 /*
1544                  * The BSP is constantly updating tsc0_offset, figure out
1545                  * the relative difference to synchronize ktrdump.
1546                  */
1547                 tsc_offsets[mycpu->gd_cpuid] = rdtsc() - tsc0_offset;
1548         }
1549
1550         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
1551         cpu_invltlb();
1552
1553         /* Build our map of 'other' CPUs. */
1554         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~CPUMASK(mycpu->gd_cpuid);
1555
1556         /* A quick check from sanity claus */
1557         apic_id = (apic_id_to_logical[(lapic->id & 0xff000000) >> 24]);
1558         if (mycpu->gd_cpuid != apic_id) {
1559                 kprintf("SMP: cpuid = %d\n", mycpu->gd_cpuid);
1560                 kprintf("SMP: apic_id = %d lapicid %d\n",
1561                         apic_id, (lapic->id & 0xff000000) >> 24);
1562 #if JGXXX
1563                 kprintf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
1564 #endif
1565                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
1566         }
1567
1568         /* Initialize AP's local APIC for irq's */
1569         lapic_init(FALSE);
1570
1571         /* LAPIC initialization is done */
1572         smp_lapic_mask |= CPUMASK(mycpu->gd_cpuid);
1573         cpu_mfence();
1574
1575         /* Let BSP move onto the next initialization stage */
1576         rel_mplock();
1577
1578         /*
1579          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
1580          * then get the MP lock.
1581          *
1582          * Note: We are in a critical section.
1583          *
1584          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
1585          *
1586          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
1587          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
1588          * caching it.
1589          */
1590         while (mp_finish == 0)
1591                 cpu_lfence();
1592         while (try_mplock() == 0)
1593                 ;
1594
1595         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
1596         cpu_invltlb();
1597
1598         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
1599         mem_range_AP_init();
1600
1601         /*
1602          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
1603          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
1604          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
1605          * message interlock could be left set which would also prevent
1606          * further IPIs.
1607          *
1608          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
1609          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
1610          * because we returning almost directly into the idle loop.
1611          *
1612          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
1613          * nothing we've done put it there.
1614          */
1615         KKASSERT(get_mplock_count(curthread) == 1);
1616         smp_active_mask |= CPUMASK(mycpu->gd_cpuid);
1617
1618         /*
1619          * Enable interrupts here.  idle_restore will also do it, but
1620          * doing it here lets us clean up any strays that got posted to
1621          * the CPU during the AP boot while we are still in a critical
1622          * section.
1623          */
1624         __asm __volatile("sti; pause; pause"::);
1625         bzero(mdcpu->gd_ipending, sizeof(mdcpu->gd_ipending));
1626
1627         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
1628         lwkt_process_ipiq();
1629
1630         /*
1631          * Releasing the mp lock lets the BSP finish up the SMP init
1632          */
1633         rel_mplock();
1634         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
1639  */
1640 static
1641 void
1642 ap_finish(void)
1643 {
1644         mp_finish = 1;
1645         if (bootverbose)
1646                 kprintf("Finish MP startup\n");
1647         rel_mplock();
1648         while (smp_active_mask != smp_startup_mask)
1649                 cpu_lfence();
1650         while (try_mplock() == 0)
1651                 ;
1652         if (bootverbose) {
1653                 kprintf("Active CPU Mask: %016jx\n",
1654                         (uintmax_t)smp_active_mask);
1655         }
1656 }
1657
1658 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL)
1659
1660 void
1661 cpu_send_ipiq(int dcpu)
1662 {
1663         if (CPUMASK(dcpu) & smp_active_mask)
1664                 single_apic_ipi(dcpu, XIPIQ_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1665 }
1666
1667 #if 0   /* single_apic_ipi_passive() not working yet */
1668 /*
1669  * Returns 0 on failure, 1 on success
1670  */
1671 int
1672 cpu_send_ipiq_passive(int dcpu)
1673 {
1674         int r = 0;
1675         if (CPUMASK(dcpu) & smp_active_mask) {
1676                 r = single_apic_ipi_passive(dcpu, XIPIQ_OFFSET,
1677                                         APIC_DELMODE_FIXED);
1678         }
1679         return(r);
1680 }
1681 #endif
1682
1683 static int
1684 mptable_bus_info_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
1685 {
1686         struct mptable_bus_info *bus_info = xarg;
1687         const struct BUSENTRY *ent;
1688         struct mptable_bus *bus;
1689
1690         if (type != 1)
1691                 return 0;
1692
1693         ent = pos;
1694         TAILQ_FOREACH(bus, &bus_info->mbi_list, mb_link) {
1695                 if (bus->mb_id == ent->bus_id) {
1696                         kprintf("mptable_bus_info_alloc: duplicated bus id "
1697                                 "(%d)\n", bus->mb_id);
1698                         return EINVAL;
1699                 }
1700         }
1701
1702         bus = NULL;
1703         if (strncmp(ent->bus_type, "PCI", 3) == 0) {
1704                 bus = kmalloc(sizeof(*bus), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1705                 bus->mb_type = MPTABLE_BUS_PCI;
1706         } else if (strncmp(ent->bus_type, "ISA", 3) == 0) {
1707                 bus = kmalloc(sizeof(*bus), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1708                 bus->mb_type = MPTABLE_BUS_ISA;
1709         }
1710
1711         if (bus != NULL) {
1712                 bus->mb_id = ent->bus_id;
1713                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bus_info->mbi_list, bus, mb_link);
1714         }
1715         return 0;
1716 }
1717
1718 static void
1719 mptable_bus_info_alloc(const mpcth_t cth, struct mptable_bus_info *bus_info)
1720 {
1721         int error;
1722
1723         bzero(bus_info, sizeof(*bus_info));
1724         TAILQ_INIT(&bus_info->mbi_list);
1725
1726         error = mptable_iterate_entries(cth, mptable_bus_info_callback, bus_info);
1727         if (error)
1728                 mptable_bus_info_free(bus_info);
1729 }
1730
1731 static void
1732 mptable_bus_info_free(struct mptable_bus_info *bus_info)
1733 {
1734         struct mptable_bus *bus;
1735
1736         while ((bus = TAILQ_FIRST(&bus_info->mbi_list)) != NULL) {
1737                 TAILQ_REMOVE(&bus_info->mbi_list, bus, mb_link);
1738                 kfree(bus, M_TEMP);
1739         }
1740 }
1741
1742 struct mptable_lapic_cbarg1 {
1743         int     cpu_count;
1744         int     ht_fixup;
1745         u_int   ht_apicid_mask;
1746 };
1747
1748 static int
1749 mptable_lapic_pass1_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
1750 {
1751         const struct PROCENTRY *ent;
1752         struct mptable_lapic_cbarg1 *arg = xarg;
1753
1754         if (type != 0)
1755                 return 0;
1756         ent = pos;
1757
1758         if ((ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN) == 0)
1759                 return 0;
1760
1761         arg->cpu_count++;
1762         if (ent->apic_id < 32) {
1763                 arg->ht_apicid_mask |= 1 << ent->apic_id;
1764         } else if (arg->ht_fixup) {
1765                 kprintf("MPTABLE: lapic id > 32, disable HTT fixup\n");
1766                 arg->ht_fixup = 0;
1767         }
1768         return 0;
1769 }
1770
1771 struct mptable_lapic_cbarg2 {
1772         int     cpu;
1773         int     logical_cpus;
1774         int     found_bsp;
1775 };
1776
1777 static int
1778 mptable_lapic_pass2_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
1779 {
1780         const struct PROCENTRY *ent;
1781         struct mptable_lapic_cbarg2 *arg = xarg;
1782
1783         if (type != 0)
1784                 return 0;
1785         ent = pos;
1786
1787         if (ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
1788                 KKASSERT(!arg->found_bsp);
1789                 arg->found_bsp = 1;
1790         }
1791
1792         if (processor_entry(ent, arg->cpu))
1793                 arg->cpu++;
1794
1795         if (arg->logical_cpus) {
1796                 struct PROCENTRY proc;
1797                 int i;
1798
1799                 /*
1800                  * Create fake mptable processor entries
1801                  * and feed them to processor_entry() to
1802                  * enumerate the logical CPUs.
1803                  */
1804                 bzero(&proc, sizeof(proc));
1805                 proc.type = 0;
1806                 proc.cpu_flags = PROCENTRY_FLAG_EN;
1807                 proc.apic_id = ent->apic_id;
1808
1809                 for (i = 1; i < arg->logical_cpus; i++) {
1810                         proc.apic_id++;
1811                         processor_entry(&proc, arg->cpu);
1812                         arg->cpu++;
1813                 }
1814         }
1815         return 0;
1816 }
1817
1818 static void
1819 mptable_lapic_default(void)
1820 {
1821         int ap_apicid, bsp_apicid;
1822
1823         mp_naps = 1; /* exclude BSP */
1824
1825         /* Map local apic before the id field is accessed */
1826         lapic_map(DEFAULT_APIC_BASE);
1827
1828         bsp_apicid = APIC_ID(lapic->id);
1829         ap_apicid = (bsp_apicid == 0) ? 1 : 0;
1830
1831         /* BSP */
1832         mp_set_cpuids(0, bsp_apicid);
1833         /* one and only AP */
1834         mp_set_cpuids(1, ap_apicid);
1835 }
1836
1837 /*
1838  * Configure:
1839  *     mp_naps
1840  *     ID_TO_CPU(N), APIC ID to logical CPU table
1841  *     CPU_TO_ID(N), logical CPU to APIC ID table
1842  */
1843 static void
1844 mptable_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *e)
1845 {
1846         struct mptable_pos mpt;
1847         struct mptable_lapic_cbarg1 arg1;
1848         struct mptable_lapic_cbarg2 arg2;
1849         mpcth_t cth;
1850         int error, logical_cpus = 0;
1851         vm_offset_t lapic_addr;
1852
1853         if (mptable_use_default) {
1854                 mptable_lapic_default();
1855                 return;
1856         }
1857
1858         error = mptable_map(&mpt);
1859         if (error)
1860                 panic("mptable_lapic_enumerate mptable_map failed\n");
1861         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
1862
1863         cth = mpt.mp_cth;
1864
1865         /* Save local apic address */
1866         lapic_addr = (vm_offset_t)cth->apic_address;
1867         KKASSERT(lapic_addr != 0);
1868
1869         /*
1870          * Find out how many CPUs do we have
1871          */
1872         bzero(&arg1, sizeof(arg1));
1873         arg1.ht_fixup = 1; /* Apply ht fixup by default */
1874
1875         error = mptable_iterate_entries(cth,
1876                     mptable_lapic_pass1_callback, &arg1);
1877         if (error)
1878                 panic("mptable_iterate_entries(lapic_pass1) failed\n");
1879         KKASSERT(arg1.cpu_count != 0);
1880
1881         /* See if we need to fixup HT logical CPUs. */
1882         if (arg1.ht_fixup) {
1883                 logical_cpus = mptable_hyperthread_fixup(arg1.ht_apicid_mask,
1884                                                          arg1.cpu_count);
1885                 if (logical_cpus != 0)
1886                         arg1.cpu_count *= logical_cpus;
1887         }
1888         mp_naps = arg1.cpu_count;
1889
1890         /* Qualify the numbers again, after possible HT fixup */
1891         if (mp_naps > MAXCPU) {
1892                 kprintf("Warning: only using %d of %d available CPUs!\n",
1893                         MAXCPU, mp_naps);
1894                 DELAY(1000000);
1895                 mp_naps = MAXCPU;
1896         }
1897
1898         --mp_naps;      /* subtract the BSP */
1899
1900         /*
1901          * Link logical CPU id to local apic id
1902          */
1903         bzero(&arg2, sizeof(arg2));
1904         arg2.cpu = 1;
1905         arg2.logical_cpus = logical_cpus;
1906
1907         error = mptable_iterate_entries(cth,
1908                     mptable_lapic_pass2_callback, &arg2);
1909         if (error)
1910                 panic("mptable_iterate_entries(lapic_pass2) failed\n");
1911         KKASSERT(arg2.found_bsp);
1912
1913         /* Map local apic */
1914         lapic_map(lapic_addr);
1915
1916         mptable_unmap(&mpt);
1917 }
1918
1919 struct mptable_lapic_probe_cbarg {
1920         int     cpu_count;
1921         int     found_bsp;
1922 };
1923
1924 static int
1925 mptable_lapic_probe_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
1926 {
1927         const struct PROCENTRY *ent;
1928         struct mptable_lapic_probe_cbarg *arg = xarg;
1929
1930         if (type != 0)
1931                 return 0;
1932         ent = pos;
1933
1934         if ((ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN) == 0)
1935                 return 0;
1936         arg->cpu_count++;
1937
1938         if (ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
1939                 if (arg->found_bsp) {
1940                         kprintf("more than one BSP in base MP table\n");
1941                         return EINVAL;
1942                 }
1943                 arg->found_bsp = 1;
1944         }
1945         return 0;
1946 }
1947
1948 static int
1949 mptable_lapic_probe(struct lapic_enumerator *e)
1950 {
1951         struct mptable_pos mpt;
1952         struct mptable_lapic_probe_cbarg arg;
1953         mpcth_t cth;
1954         int error;
1955
1956         if (mptable_fps_phyaddr == 0)
1957                 return ENXIO;
1958
1959         if (mptable_use_default)
1960                 return 0;
1961
1962         error = mptable_map(&mpt);
1963         if (error)
1964                 return error;
1965         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
1966
1967         error = EINVAL;
1968         cth = mpt.mp_cth;
1969
1970         if (cth->apic_address == 0)
1971                 goto done;
1972
1973         bzero(&arg, sizeof(arg));
1974         error = mptable_iterate_entries(cth,
1975                     mptable_lapic_probe_callback, &arg);
1976         if (!error) {
1977                 if (arg.cpu_count == 0) {
1978                         kprintf("MP table contains no processor entries\n");
1979                         error = EINVAL;
1980                 } else if (!arg.found_bsp) {
1981                         kprintf("MP table does not contains BSP entry\n");
1982                         error = EINVAL;
1983                 }
1984         }
1985 done:
1986         mptable_unmap(&mpt);
1987         return error;
1988 }
1989
1990 static struct lapic_enumerator  mptable_lapic_enumerator = {
1991         .lapic_prio = LAPIC_ENUM_PRIO_MPTABLE,
1992         .lapic_probe = mptable_lapic_probe,
1993         .lapic_enumerate = mptable_lapic_enumerate
1994 };
1995
1996 static void
1997 mptable_lapic_enum_register(void)
1998 {
1999         lapic_enumerator_register(&mptable_lapic_enumerator);
2000 }
2001 SYSINIT(mptable_lapic, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY,
2002         mptable_lapic_enum_register, 0);
2003
2004 static int
2005 mptable_ioapic_list_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2006 {
2007         const struct IOAPICENTRY *ent;
2008         struct mptable_ioapic *nioapic, *ioapic;
2009
2010         if (type != 2)
2011                 return 0;
2012         ent = pos;
2013
2014         if ((ent->apic_flags & IOAPICENTRY_FLAG_EN) == 0)
2015                 return 0;
2016
2017         if (ent->apic_address == 0) {
2018                 kprintf("mptable_ioapic_create_list: zero IOAPIC addr\n");
2019                 return EINVAL;
2020         }
2021
2022         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2023                 if (ioapic->mio_apic_id == ent->apic_id) {
2024                         kprintf("mptable_ioapic_create_list: duplicated "
2025                                 "apic id %d\n", ioapic->mio_apic_id);
2026                         return EINVAL;
2027                 }
2028                 if (ioapic->mio_addr == ent->apic_address) {
2029                         kprintf("mptable_ioapic_create_list: overlapped "
2030                                 "IOAPIC addr 0x%08x", ioapic->mio_addr);
2031                         return EINVAL;
2032                 }
2033         }
2034
2035         nioapic = kmalloc(sizeof(*nioapic), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
2036         nioapic->mio_apic_id = ent->apic_id;
2037         nioapic->mio_addr = ent->apic_address;
2038
2039         /*
2040          * Create IOAPIC list in ascending order of APIC ID
2041          */
2042         TAILQ_FOREACH_REVERSE(ioapic, &mptable_ioapic_list,
2043             mptable_ioapic_list, mio_link) {
2044                 if (nioapic->mio_apic_id > ioapic->mio_apic_id) {
2045                         TAILQ_INSERT_AFTER(&mptable_ioapic_list,
2046                             ioapic, nioapic, mio_link);
2047                         break;
2048                 }
2049         }
2050         if (ioapic == NULL)
2051                 TAILQ_INSERT_HEAD(&mptable_ioapic_list, nioapic, mio_link);
2052
2053         return 0;
2054 }
2055
2056 static void
2057 mptable_ioapic_create_list(void)
2058 {
2059         struct mptable_ioapic *ioapic;
2060         struct mptable_pos mpt;
2061         int idx, error;
2062
2063         if (mptable_fps_phyaddr == 0)
2064                 return;
2065
2066         if (mptable_use_default) {
2067                 ioapic = kmalloc(sizeof(*ioapic), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
2068                 ioapic->mio_idx = 0;
2069                 ioapic->mio_apic_id = 0;        /* NOTE: any value is ok here */
2070                 ioapic->mio_addr = 0xfec00000;  /* XXX magic number */
2071
2072                 TAILQ_INSERT_HEAD(&mptable_ioapic_list, ioapic, mio_link);
2073                 return;
2074         }
2075
2076         error = mptable_map(&mpt);
2077         if (error)
2078                 panic("mptable_ioapic_create_list: mptable_map failed\n");
2079         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
2080
2081         error = mptable_iterate_entries(mpt.mp_cth,
2082                     mptable_ioapic_list_callback, NULL);
2083         if (error) {
2084                 while ((ioapic = TAILQ_FIRST(&mptable_ioapic_list)) != NULL) {
2085                         TAILQ_REMOVE(&mptable_ioapic_list, ioapic, mio_link);
2086                         kfree(ioapic, M_DEVBUF);
2087                 }
2088                 goto done;
2089         }
2090
2091         /*
2092          * Assign index number for each IOAPIC
2093          */
2094         idx = 0;
2095         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2096                 ioapic->mio_idx = idx;
2097                 ++idx;
2098         }
2099 done:
2100         mptable_unmap(&mpt);
2101 }
2102 SYSINIT(mptable_ioapic_list, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_SECOND,
2103         mptable_ioapic_create_list, 0);
2104
2105 static int
2106 mptable_pci_int_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2107 {
2108         const struct mptable_bus_info *bus_info = xarg;
2109         const struct mptable_ioapic *ioapic;
2110         const struct mptable_bus *bus;
2111         struct mptable_pci_int *pci_int;
2112         const struct INTENTRY *ent;
2113         int pci_pin, pci_dev;
2114
2115         if (type != 3)
2116                 return 0;
2117         ent = pos;
2118
2119         if (ent->int_type != 0)
2120                 return 0;
2121
2122         TAILQ_FOREACH(bus, &bus_info->mbi_list, mb_link) {
2123                 if (bus->mb_type == MPTABLE_BUS_PCI &&
2124                     bus->mb_id == ent->src_bus_id)
2125                         break;
2126         }
2127         if (bus == NULL)
2128                 return 0;
2129
2130         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2131                 if (ioapic->mio_apic_id == ent->dst_apic_id)
2132                         break;
2133         }
2134         if (ioapic == NULL) {
2135                 kprintf("MPTABLE: warning PCI int dst apic id %d "
2136                         "does not exist\n", ent->dst_apic_id);
2137                 return 0;
2138         }
2139
2140         pci_pin = ent->src_bus_irq & 0x3;
2141         pci_dev = (ent->src_bus_irq >> 2) & 0x1f;
2142
2143         TAILQ_FOREACH(pci_int, &mptable_pci_int_list, mpci_link) {
2144                 if (pci_int->mpci_bus == ent->src_bus_id &&
2145                     pci_int->mpci_dev == pci_dev &&
2146                     pci_int->mpci_pin == pci_pin) {
2147                         if (pci_int->mpci_ioapic_idx == ioapic->mio_idx &&
2148                             pci_int->mpci_ioapic_pin == ent->dst_apic_int) {
2149                                 kprintf("MPTABLE: warning duplicated "
2150                                         "PCI int entry for "
2151                                         "bus %d, dev %d, pin %d\n",
2152                                         pci_int->mpci_bus,
2153                                         pci_int->mpci_dev,
2154                                         pci_int->mpci_pin);
2155                                 return 0;
2156                         } else {
2157                                 kprintf("mptable_pci_int_register: "
2158                                         "conflict PCI int entry for "
2159                                         "bus %d, dev %d, pin %d, "
2160                                         "IOAPIC %d.%d -> %d.%d\n",
2161                                         pci_int->mpci_bus,
2162                                         pci_int->mpci_dev,
2163                                         pci_int->mpci_pin,
2164                                         pci_int->mpci_ioapic_idx,
2165                                         pci_int->mpci_ioapic_pin,
2166                                         ioapic->mio_idx,
2167                                         ent->dst_apic_int);
2168                                 return EINVAL;
2169                         }
2170                 }
2171         }
2172
2173         pci_int = kmalloc(sizeof(*pci_int), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
2174
2175         pci_int->mpci_bus = ent->src_bus_id;
2176         pci_int->mpci_dev = pci_dev;
2177         pci_int->mpci_pin = pci_pin;
2178         pci_int->mpci_ioapic_idx = ioapic->mio_idx;
2179         pci_int->mpci_ioapic_pin = ent->dst_apic_int;
2180
2181         TAILQ_INSERT_TAIL(&mptable_pci_int_list, pci_int, mpci_link);
2182
2183         return 0;
2184 }
2185
2186 static void
2187 mptable_pci_int_register(void)
2188 {
2189         struct mptable_bus_info bus_info;
2190         const struct mptable_bus *bus;
2191         struct mptable_pci_int *pci_int;
2192         struct mptable_pos mpt;
2193         int error, force_pci0, npcibus;
2194         mpcth_t cth;
2195
2196         if (mptable_fps_phyaddr == 0)
2197                 return;
2198
2199         if (mptable_use_default)
2200                 return;
2201
2202         if (TAILQ_EMPTY(&mptable_ioapic_list))
2203                 return;
2204
2205         error = mptable_map(&mpt);
2206         if (error)
2207                 panic("mptable_pci_int_register: mptable_map failed\n");
2208         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
2209
2210         cth = mpt.mp_cth;
2211
2212         mptable_bus_info_alloc(cth, &bus_info);
2213         if (TAILQ_EMPTY(&bus_info.mbi_list))
2214                 goto done;
2215
2216         force_pci0 = 0;
2217         npcibus = 0;
2218         TAILQ_FOREACH(bus, &bus_info.mbi_list, mb_link) {
2219                 if (bus->mb_type == MPTABLE_BUS_PCI)
2220                         ++npcibus;
2221         }
2222         if (npcibus == 0) {
2223                 mptable_bus_info_free(&bus_info);
2224                 goto done;
2225         } else if (npcibus == 1) {
2226                 force_pci0 = 1;
2227         }
2228
2229         error = mptable_iterate_entries(cth,
2230                     mptable_pci_int_callback, &bus_info);
2231
2232         mptable_bus_info_free(&bus_info);
2233
2234         if (error) {
2235                 while ((pci_int = TAILQ_FIRST(&mptable_pci_int_list)) != NULL) {
2236                         TAILQ_REMOVE(&mptable_pci_int_list, pci_int, mpci_link);
2237                         kfree(pci_int, M_DEVBUF);
2238                 }
2239                 goto done;
2240         }
2241
2242         if (force_pci0) {
2243                 TAILQ_FOREACH(pci_int, &mptable_pci_int_list, mpci_link)
2244                         pci_int->mpci_bus = 0;
2245         }
2246 done:
2247         mptable_unmap(&mpt);
2248 }
2249 SYSINIT(mptable_pci, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY,
2250         mptable_pci_int_register, 0);
2251
2252 struct mptable_ioapic_probe_cbarg {
2253         const struct mptable_bus_info *bus_info;
2254 };
2255
2256 static int
2257 mptable_ioapic_probe_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2258 {
2259         struct mptable_ioapic_probe_cbarg *arg = xarg;
2260         const struct mptable_ioapic *ioapic;
2261         const struct mptable_bus *bus;
2262         const struct INTENTRY *ent;
2263
2264         if (type != 3)
2265                 return 0;
2266         ent = pos;
2267
2268         if (ent->int_type != 0)
2269                 return 0;
2270
2271         TAILQ_FOREACH(bus, &arg->bus_info->mbi_list, mb_link) {
2272                 if (bus->mb_type == MPTABLE_BUS_ISA &&
2273                     bus->mb_id == ent->src_bus_id)
2274                         break;
2275         }
2276         if (bus == NULL)
2277                 return 0;
2278
2279         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2280                 if (ioapic->mio_apic_id == ent->dst_apic_id)
2281                         break;
2282         }
2283         if (ioapic == NULL) {
2284                 kprintf("MPTABLE: warning ISA int dst apic id %d "
2285                         "does not exist\n", ent->dst_apic_id);
2286                 return 0;
2287         }
2288
2289         /* XXX magic number */
2290         if (ent->src_bus_irq >= 16) {
2291                 kprintf("mptable_ioapic_probe: invalid ISA irq (%d)\n",
2292                         ent->src_bus_irq);
2293                 return EINVAL;
2294         }
2295         return 0;
2296 }
2297
2298 static int
2299 mptable_ioapic_probe(struct ioapic_enumerator *e)
2300 {
2301         struct mptable_ioapic_probe_cbarg arg;
2302         struct mptable_bus_info bus_info;
2303         struct mptable_pos mpt;
2304         mpcth_t cth;
2305         int error;
2306
2307         if (mptable_fps_phyaddr == 0)
2308                 return ENXIO;
2309
2310         if (mptable_use_default)
2311                 return 0;
2312
2313         if (TAILQ_EMPTY(&mptable_ioapic_list))
2314                 return ENXIO;
2315
2316         error = mptable_map(&mpt);
2317         if (error)
2318                 panic("mptable_ioapic_probe: mptable_map failed\n");
2319         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
2320
2321         cth = mpt.mp_cth;
2322
2323         mptable_bus_info_alloc(cth, &bus_info);
2324
2325         bzero(&arg, sizeof(arg));
2326         arg.bus_info = &bus_info;
2327
2328         error = mptable_iterate_entries(cth,
2329                     mptable_ioapic_probe_callback, &arg);
2330
2331         mptable_bus_info_free(&bus_info);
2332         mptable_unmap(&mpt);
2333
2334         return error;
2335 }
2336
2337 struct mptable_ioapic_int_cbarg {
2338         const struct mptable_bus_info *bus_info;
2339         int     ioapic_nint;
2340 };
2341
2342 static int
2343 mptable_ioapic_int_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2344 {
2345         struct mptable_ioapic_int_cbarg *arg = xarg;
2346         const struct mptable_ioapic *ioapic;
2347         const struct mptable_bus *bus;
2348         const struct INTENTRY *ent;
2349         int gsi;
2350
2351         if (type != 3)
2352                 return 0;
2353
2354         arg->ioapic_nint++;
2355
2356         ent = pos;
2357         if (ent->int_type != 0)
2358                 return 0;
2359
2360         TAILQ_FOREACH(bus, &arg->bus_info->mbi_list, mb_link) {
2361                 if (bus->mb_type == MPTABLE_BUS_ISA &&
2362                     bus->mb_id == ent->src_bus_id)
2363                         break;
2364         }
2365         if (bus == NULL)
2366                 return 0;
2367
2368         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2369                 if (ioapic->mio_apic_id == ent->dst_apic_id)
2370                         break;
2371         }
2372         if (ioapic == NULL) {
2373                 kprintf("MPTABLE: warning ISA int dst apic id %d "
2374                         "does not exist\n", ent->dst_apic_id);
2375                 return 0;
2376         }
2377
2378         if (ent->dst_apic_int >= ioapic->mio_npin) {
2379                 panic("mptable_ioapic_enumerate: invalid I/O APIC "
2380                       "pin %d, should be < %d",
2381                       ent->dst_apic_int, ioapic->mio_npin);
2382         }
2383         gsi = ioapic->mio_gsi_base + ent->dst_apic_int;
2384
2385         if (ent->src_bus_irq != gsi) {
2386                 if (bootverbose) {
2387                         kprintf("MPTABLE: INTSRC irq %d -> GSI %d\n",
2388                                 ent->src_bus_irq, gsi);
2389                 }
2390                 ioapic_intsrc(ent->src_bus_irq, gsi,
2391                     INTR_TRIGGER_EDGE, INTR_POLARITY_HIGH);
2392         }
2393         return 0;
2394 }
2395
2396 static void
2397 mptable_ioapic_enumerate(struct ioapic_enumerator *e)
2398 {
2399         struct mptable_bus_info bus_info;
2400         struct mptable_ioapic *ioapic;
2401         struct mptable_pos mpt;
2402         mpcth_t cth;
2403         int error;
2404
2405         KKASSERT(mptable_fps_phyaddr != 0);
2406         KKASSERT(!TAILQ_EMPTY(&mptable_ioapic_list));
2407
2408         TAILQ_FOREACH(ioapic, &mptable_ioapic_list, mio_link) {
2409                 const struct mptable_ioapic *prev_ioapic;
2410                 uint32_t ver;
2411                 void *addr;
2412
2413                 addr = ioapic_map(ioapic->mio_addr);
2414
2415                 ver = ioapic_read(addr, IOAPIC_VER);
2416                 ioapic->mio_npin = ((ver & IOART_VER_MAXREDIR)
2417                                     >> MAXREDIRSHIFT) + 1;
2418
2419                 prev_ioapic = TAILQ_PREV(ioapic,
2420                                 mptable_ioapic_list, mio_link);
2421                 if (prev_ioapic == NULL) {
2422                         ioapic->mio_gsi_base = 0;
2423                 } else {
2424                         ioapic->mio_gsi_base =
2425                                 prev_ioapic->mio_gsi_base +
2426                                 prev_ioapic->mio_npin;
2427                 }
2428                 ioapic_add(addr, ioapic->mio_gsi_base, ioapic->mio_npin);
2429
2430                 if (bootverbose) {
2431                         kprintf("MPTABLE: IOAPIC addr 0x%08x, "
2432                                 "apic id %d, idx %d, gsi base %d, npin %d\n",
2433                                 ioapic->mio_addr,
2434                                 ioapic->mio_apic_id,
2435                                 ioapic->mio_idx,
2436                                 ioapic->mio_gsi_base,
2437                                 ioapic->mio_npin);
2438                 }
2439         }
2440
2441         if (mptable_use_default) {
2442                 if (bootverbose)
2443                         kprintf("MPTABLE: INTSRC irq 0 -> GSI 2 (default)\n");
2444                 ioapic_intsrc(0, 2, INTR_TRIGGER_EDGE, INTR_POLARITY_HIGH);
2445                 return;
2446         }
2447
2448         error = mptable_map(&mpt);
2449         if (error)
2450                 panic("mptable_ioapic_probe: mptable_map failed\n");
2451         KKASSERT(!MPTABLE_POS_USE_DEFAULT(&mpt));
2452
2453         cth = mpt.mp_cth;
2454
2455         mptable_bus_info_alloc(cth, &bus_info);
2456
2457         if (TAILQ_EMPTY(&bus_info.mbi_list)) {
2458                 if (bootverbose)
2459                         kprintf("MPTABLE: INTSRC irq 0 -> GSI 2 (no bus)\n");
2460                 ioapic_intsrc(0, 2, INTR_TRIGGER_EDGE, INTR_POLARITY_HIGH);
2461         } else {
2462                 struct mptable_ioapic_int_cbarg arg;
2463
2464                 bzero(&arg, sizeof(arg));
2465                 arg.bus_info = &bus_info;
2466
2467                 error = mptable_iterate_entries(cth,
2468                             mptable_ioapic_int_callback, &arg);
2469                 if (error)
2470                         panic("mptable_ioapic_int failed\n");
2471
2472                 if (arg.ioapic_nint == 0) {
2473                         if (bootverbose) {
2474                                 kprintf("MPTABLE: INTSRC irq 0 -> GSI 2 "
2475                                         "(no int)\n");
2476                         }
2477                         ioapic_intsrc(0, 2, INTR_TRIGGER_EDGE,
2478                             INTR_POLARITY_HIGH);
2479                 }
2480         }
2481
2482         mptable_bus_info_free(&bus_info);
2483
2484         mptable_unmap(&mpt);
2485 }
2486
2487 static struct ioapic_enumerator mptable_ioapic_enumerator = {
2488         .ioapic_prio = IOAPIC_ENUM_PRIO_MPTABLE,
2489         .ioapic_probe = mptable_ioapic_probe,
2490         .ioapic_enumerate = mptable_ioapic_enumerate
2491 };
2492
2493 static void
2494 mptable_ioapic_enum_register(void)
2495 {
2496         ioapic_enumerator_register(&mptable_ioapic_enumerator);
2497 }
2498 SYSINIT(mptable_ioapic, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY,
2499         mptable_ioapic_enum_register, 0);
2500
2501 void
2502 mptable_pci_int_dump(void)
2503 {
2504         const struct mptable_pci_int *pci_int;
2505
2506         TAILQ_FOREACH(pci_int, &mptable_pci_int_list, mpci_link) {
2507                 kprintf("MPTABLE: %d:%d INT%c -> IOAPIC %d.%d\n",
2508                         pci_int->mpci_bus,
2509                         pci_int->mpci_dev,
2510                         pci_int->mpci_pin + 'A',
2511                         pci_int->mpci_ioapic_idx,
2512                         pci_int->mpci_ioapic_pin);
2513         }
2514 }
2515
2516 int
2517 mptable_pci_int_route(int bus, int dev, int pin, int intline)
2518 {
2519         const struct mptable_pci_int *pci_int;
2520         int irq = -1;
2521
2522         KKASSERT(pin >= 1);
2523         --pin;  /* zero based */
2524
2525         TAILQ_FOREACH(pci_int, &mptable_pci_int_list, mpci_link) {
2526                 if (pci_int->mpci_bus == bus &&
2527                     pci_int->mpci_dev == dev &&
2528                     pci_int->mpci_pin == pin)
2529                         break;
2530         }
2531         if (pci_int != NULL) {
2532                 int gsi;
2533
2534                 gsi = ioapic_gsi(pci_int->mpci_ioapic_idx,
2535                         pci_int->mpci_ioapic_pin);
2536                 if (gsi >= 0) {
2537                         irq = ioapic_abi_find_gsi(gsi,
2538                                 INTR_TRIGGER_LEVEL, INTR_POLARITY_LOW);
2539                 }
2540         }
2541
2542         if (irq < 0) {
2543                 if (bootverbose) {
2544                         kprintf("MPTABLE: fixed interrupt routing "
2545                                 "for %d:%d INT%c\n", bus, dev, pin + 'A');
2546                 }
2547
2548                 irq = ioapic_abi_find_irq(intline,
2549                         INTR_TRIGGER_LEVEL, INTR_POLARITY_LOW);
2550         }
2551
2552         if (irq >= 0 && bootverbose) {
2553                 kprintf("MPTABLE: %d:%d INT%c routed to irq %d\n",
2554                         bus, dev, pin + 'A', irq);
2555         }
2556         return irq;
2557 }