6fde3295567de4aaf9a757113cadf411f4e835e2
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / isa / clock.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * William Jolitz and Don Ahn.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
38  */
39
40 /*
41  * Routines to handle clock hardware.
42  */
43
44 /*
45  * inittodr, settodr and support routines written
46  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
47  *
48  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
49  */
50
51 #include "use_apm.h"
52 #include "opt_clock.h"
53
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/eventhandler.h>
57 #include <sys/time.h>
58 #include <sys/kernel.h>
59 #include <sys/bus.h>
60 #ifndef SMP
61 #include <sys/lock.h>
62 #endif
63 #include <sys/sysctl.h>
64 #include <sys/cons.h>
65 #include <sys/systimer.h>
66 #include <sys/globaldata.h>
67 #include <sys/thread2.h>
68 #include <sys/systimer.h>
69 #include <sys/machintr.h>
70 #include <sys/interrupt.h>
71
72 #include <machine/clock.h>
73 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
74 #endif
75 #include <machine/cputypes.h>
76 #include <machine/frame.h>
77 #include <machine/ipl.h>
78 #include <machine/limits.h>
79 #include <machine/md_var.h>
80 #include <machine/psl.h>
81 #include <machine/segments.h>
82 #include <machine/smp.h>
83 #include <machine/specialreg.h>
84
85 #ifdef SMP
86 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
87 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
88 #endif
89 #include <machine_base/icu/icu.h>
90 #include <bus/isa/isa.h>
91 #include <bus/isa/rtc.h>
92 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
93
94 #include <machine/intr_machdep.h>
95
96 static void i8254_restore(void);
97 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
98
99 /*
100  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
101  * can use a simple formula for leap years.
102  */
103 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
104 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
105
106 #ifndef TIMER_FREQ
107 #define TIMER_FREQ   1193182
108 #endif
109
110 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
111 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
112
113 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
114 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
115 int     tsc_present;
116 int64_t tsc_frequency;
117 int     tsc_is_broken;
118 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
119 int     timer0_running;
120 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
121 enum tstate timer0_state;
122 enum tstate timer1_state;
123 enum tstate timer2_state;
124
125 static  int     beeping = 0;
126 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
127 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
128 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
129 static  int     rtc_loaded;
130
131 static int i8254_cputimer_div;
132
133 static int i8254_nointr;
134 static int i8254_intr_disable = 1;
135 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
136
137 static struct callout sysbeepstop_ch;
138
139 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
140 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
141 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
142
143 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
144     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
145     "i8254",
146     CPUTIMER_PRI_8254,
147     0,
148     i8254_cputimer_count,
149     cputimer_default_fromhz,
150     cputimer_default_fromus,
151     i8254_cputimer_construct,
152     i8254_cputimer_destruct,
153     TIMER_FREQ,
154     0, 0, 0
155 };
156
157 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
158 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
159 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
160
161 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
162     .freq = TIMER_FREQ,
163     .reload = i8254_intr_reload,
164     .enable = cputimer_intr_default_enable,
165     .config = i8254_intr_config,
166     .restart = cputimer_intr_default_restart,
167     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
168     .initclock = i8254_intr_initclock,
169     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
170     .name = "i8254",
171     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
172     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
173     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
174 };
175
176 /*
177  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
178  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
179  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
180  * pending.
181  *
182  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
183  */
184 static void
185 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
186 {
187         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
188         struct globaldata *gd = mycpu;
189 #ifdef SMP
190         struct globaldata *gscan;
191         int n;
192 #endif
193
194         /*
195          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
196          */
197         timer0_running = 0;
198
199         /*
200          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
201          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
202          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
203          */
204         sysclock_count = sys_cputimer->count();
205 #ifdef SMP
206         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
207             gscan = globaldata_find(n);
208             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
209                 continue;
210             if (gscan != gd) {
211                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr, 
212                                 &sysclock_count, 1);
213             } else {
214                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
215             }
216         }
217 #else
218         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
219             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
220 #endif
221 }
222
223
224 /*
225  * NOTE! not MP safe.
226  */
227 int
228 acquire_timer2(int mode)
229 {
230         if (timer2_state != RELEASED)
231                 return (-1);
232         timer2_state = ACQUIRED;
233
234         /*
235          * This access to the timer registers is as atomic as possible
236          * because it is a single instruction.  We could do better if we
237          * knew the rate.
238          */
239         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
240         return (0);
241 }
242
243 int
244 release_timer2(void)
245 {
246         if (timer2_state != ACQUIRED)
247                 return (-1);
248         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
249         timer2_state = RELEASED;
250         return (0);
251 }
252
253 #include "opt_ddb.h"
254 #ifdef DDB
255 #include <ddb/ddb.h>
256
257 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
258 {
259         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
260                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
261                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
262                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
263 }
264 #endif /* DDB */
265
266 /*
267  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
268  */
269 static
270 sysclock_t
271 i8254_cputimer_count(void)
272 {
273         static __uint16_t cputimer_last;
274         __uint16_t count;
275         sysclock_t ret;
276
277         clock_lock();
278         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
279         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
280         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
281         count = -count;                                 /* -> countup */
282         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
283                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
284         ret = i8254_cputimer.base | count;
285         cputimer_last = count;
286         clock_unlock();
287         return(ret);
288 }
289
290 /*
291  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
292  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick 
293  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
294  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
295  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
296  */
297 static void
298 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
299 {
300     int freq;
301     int div;
302
303     /*
304      * Will a simple divide do the trick?
305      */
306     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
307     freq = cti->freq * div;
308
309     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
310         i8254_cputimer_div = div;
311     else
312         i8254_cputimer_div = 0;
313 }
314
315 /*
316  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
317  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
318  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
319  *
320  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
321  */
322 static void
323 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
324 {
325     __uint16_t count;
326
327     if (i8254_cputimer_div)
328         reload /= i8254_cputimer_div;
329     else
330         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
331
332     if ((int)reload < 2)
333         reload = 2;
334
335     clock_lock();
336     if (timer0_running) {
337         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
338         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
339         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
340         if (reload < count) {
341             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
342             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
343             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
344         }
345     } else {
346         timer0_running = 1;
347         if (reload > 0xFFFF)
348             reload = 0;         /* full count */
349         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
350         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
351         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
352     }
353     clock_unlock();
354 }
355
356 /*
357  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
358  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
359  *                     but do a thread switch in the loop
360  *
361  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
362  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
363  */
364 static void
365 DODELAY(int n, int doswitch)
366 {
367         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
368
369 #ifdef DELAYDEBUG
370         int getit_calls = 1;
371         int n1;
372         static int state = 0;
373
374         if (state == 0) {
375                 state = 1;
376                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
377                         DELAY(n1);
378                 state = 2;
379         }
380         if (state == 1)
381                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
382 #endif
383         /*
384          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
385          * early for console i/o.
386          */
387         if (timer0_state == RELEASED)
388                 i8254_restore();
389
390         /*
391          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
392          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
393          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
394          * number of microseconds.
395          */
396         prev_tick = sys_cputimer->count();
397         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
398                      1000000;
399
400         /*
401          * Loop until done.
402          */
403         while (ticks_left > 0) {
404                 tick = sys_cputimer->count();
405 #ifdef DELAYDEBUG
406                 ++getit_calls;
407 #endif
408                 delta = tick - prev_tick;
409                 prev_tick = tick;
410                 if (delta < 0)
411                         delta = 0;
412                 ticks_left -= delta;
413                 if (doswitch && ticks_left > 0)
414                         lwkt_switch();
415                 cpu_pause();
416         }
417 #ifdef DELAYDEBUG
418         if (state == 1)
419                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
420                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
421 #endif
422 }
423
424 /*
425  * DELAY() never switches
426  */
427 void
428 DELAY(int n)
429 {
430         DODELAY(n, 0);
431 }
432
433 int
434 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
435 {
436         sysclock_t delta;
437         int us;
438
439         if (tdd->started == 0) {
440                if (timer0_state == RELEASED)
441                        i8254_restore();
442                tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
443                tdd->started = 1;
444                return(0);
445         }
446         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
447         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
448              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
449         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
450                            1000000;
451         tdd->us -= us;
452         return (tdd->us < 0);
453 }
454
455 /*
456  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
457  * from a hard interrupt.
458  */
459 void
460 DRIVERSLEEP(int usec)
461 {
462         globaldata_t gd = mycpu;
463
464         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks_wr) {
465                 DODELAY(usec, 0);
466         } else {
467                 DODELAY(usec, 1);
468         }
469 }
470
471 static void
472 sysbeepstop(void *chan)
473 {
474         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
475         beeping = 0;
476         release_timer2();
477 }
478
479 int
480 sysbeep(int pitch, int period)
481 {
482         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
483                 return(-1);
484         if (sysbeep_enable == 0)
485                 return(-1);
486         /*
487          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
488          */
489         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
490         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
491         if (!beeping) {
492                 /* enable counter2 output to speaker */
493                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
494                 beeping = period;
495                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
496         }
497         return (0);
498 }
499
500 /*
501  * RTC support routines
502  */
503
504 int
505 rtcin(int reg)
506 {
507         u_char val;
508
509         crit_enter();
510         outb(IO_RTC, reg);
511         inb(0x84);
512         val = inb(IO_RTC + 1);
513         inb(0x84);
514         crit_exit();
515         return (val);
516 }
517
518 static __inline void
519 writertc(u_char reg, u_char val)
520 {
521         crit_enter();
522         inb(0x84);
523         outb(IO_RTC, reg);
524         inb(0x84);
525         outb(IO_RTC + 1, val);
526         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
527         crit_exit();
528 }
529
530 static __inline int
531 readrtc(int port)
532 {
533         return(bcd2bin(rtcin(port)));
534 }
535
536 static u_int
537 calibrate_clocks(void)
538 {
539         u_int64_t old_tsc;
540         u_int count, prev_count, tot_count;
541         int sec, start_sec, timeout;
542
543         if (bootverbose)
544                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
545         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
546                 goto fail;
547         timeout = 100000000;
548
549         /* Read the mc146818A seconds counter. */
550         for (;;) {
551                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
552                         sec = rtcin(RTC_SEC);
553                         break;
554                 }
555                 if (--timeout == 0)
556                         goto fail;
557         }
558
559         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
560         start_sec = sec;
561         for (;;) {
562                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
563                         sec = rtcin(RTC_SEC);
564                         if (sec != start_sec)
565                                 break;
566                 }
567                 if (--timeout == 0)
568                         goto fail;
569         }
570
571         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
572         prev_count = sys_cputimer->count();
573         tot_count = 0;
574
575         if (tsc_present) 
576                 old_tsc = rdtsc();
577         else
578                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
579
580         /*
581          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
582          * counter for each iteration since this is convenient and only
583          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
584          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
585          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
586          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
587          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
588          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
589          */
590         start_sec = sec;
591         for (;;) {
592                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
593                         sec = rtcin(RTC_SEC);
594                 count = sys_cputimer->count();
595                 tot_count += (int)(count - prev_count);
596                 prev_count = count;
597                 if (sec != start_sec)
598                         break;
599                 if (--timeout == 0)
600                         goto fail;
601         }
602
603         /*
604          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
605          * similar to those for the i8254 clock.
606          */
607         if (tsc_present) {
608                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
609         }
610
611         if (tsc_present)
612                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", tsc_frequency);
613         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
614         return (tot_count);
615
616 fail:
617         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
618                 i8254_cputimer.freq);
619         return (i8254_cputimer.freq);
620 }
621
622 static void
623 i8254_restore(void)
624 {
625         timer0_state = ACQUIRED;
626
627         clock_lock();
628
629         /*
630          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
631          */
632         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
633         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
634         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
635         clock_unlock();
636
637         if (!i8254_nointr) {
638                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
639                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
640         }
641
642         /*
643          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
644          * has not been selected.
645          */
646         cputimer_register(&i8254_cputimer);
647         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
648 }
649
650 static void
651 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
652 {
653         int which;
654
655         /*
656          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
657          */
658         which = 0;
659         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
660         if (which != 1 && which != 2)
661                 which = 2;
662
663         switch(which) {
664         case 1:
665                 timer->name = "i8254_timer1";
666                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
667                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
668                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
669                 timer1_state = ACQUIRED;
670                 break;
671         case 2:
672                 timer->name = "i8254_timer2";
673                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
674                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
675                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
676                 timer2_state = ACQUIRED;
677                 break;
678         }
679
680         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
681
682         clock_lock();
683         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
684         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
685         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
686         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
687         clock_unlock();
688 }
689
690 static void
691 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
692 {
693         switch(timer->type) {
694         case CPUTIMER_8254_SEL1:
695             timer1_state = RELEASED;
696             break;
697         case CPUTIMER_8254_SEL2:
698             timer2_state = RELEASED;
699             break;
700         default:
701             break;
702         }
703         timer->type = 0;
704 }
705
706 static void
707 rtc_restore(void)
708 {
709         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
710         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
711         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
712         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
713 }
714
715 /*
716  * Restore all the timers.
717  *
718  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
719  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also 
720  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
721  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
722  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
723  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
724  */
725 void
726 timer_restore(void)
727 {
728         crit_enter();
729         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
730         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
731         crit_exit();
732 }
733
734 /*
735  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
736  */
737 void
738 startrtclock(void)
739 {
740         u_int delta, freq;
741
742         /* 
743          * Can we use the TSC?
744          */
745         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
746                 tsc_present = 1;
747         else
748                 tsc_present = 0;
749
750         /*
751          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
752          */
753         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
754         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
755
756         /*
757          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
758          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
759          *
760          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
761          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
762          * for our counting.
763          */
764         i8254_restore();
765         freq = calibrate_clocks();
766 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
767         if (bootverbose) {
768                 kprintf(
769                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
770                 while (cncheckc() == -1)
771                         calibrate_clocks();
772         }
773 #endif
774
775         /*
776          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
777          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
778          * frequency.
779          */
780         delta = freq > i8254_cputimer.freq ? 
781                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
782         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
783 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
784                 if (bootverbose)
785                         kprintf(
786 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
787                 freq = i8254_cputimer.freq;
788 #endif
789                 /*
790                  * NOTE:
791                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
792                  * before we change the cuptimer's frequency.
793                  */
794                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
795                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
796         } else {
797                 if (bootverbose)
798                         kprintf(
799                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
800                                freq, i8254_cputimer.freq);
801                 tsc_frequency = 0;
802         }
803
804 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
805         if (tsc_frequency != 0) {
806                 if (bootverbose)
807                         kprintf(
808 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
809                 tsc_frequency = 0;
810         }
811 #endif
812         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
813                 /*
814                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
815                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
816                  * to the i8254 clock.
817                  */
818                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
819
820                 DELAY(1000000);
821                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
822 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
823                 if (bootverbose) {
824                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
825                                 tsc_frequency);
826                 }
827 #endif
828         }
829
830         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
831
832 #if !defined(SMP)
833         /*
834          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
835          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
836          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
837          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
838          */
839
840 #if NAPM > 0
841         /*
842          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
843          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since 
844          * any and all of the time spent in various SMM code can't 
845          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
846          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
847          * but we need to have some kind of time...
848          * We don't know at this point whether APM is going to be used
849          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
850          */
851         return;
852 #endif /* NAPM > 0 */
853
854 #endif /* !defined(SMP) */
855 }
856
857 /*
858  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
859  * we have already loaded it and have not crashed.
860  */
861 static void
862 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
863 {
864         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
865                 resettodr();
866         }
867 }
868
869 /*
870  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
871  * from a filesystem.
872  */
873 void
874 inittodr(time_t base)
875 {
876         unsigned long   sec, days;
877         int             year, month;
878         int             y, m;
879         struct timespec ts;
880
881         if (base) {
882                 ts.tv_sec = base;
883                 ts.tv_nsec = 0;
884                 set_timeofday(&ts);
885         }
886
887         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
888         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
889                 goto wrong_time;
890
891         /* wait for time update to complete */
892         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
893         crit_enter();
894         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
895                 crit_exit();
896                 crit_enter();
897         }
898
899         days = 0;
900 #ifdef USE_RTC_CENTURY
901         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
902 #else
903         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
904         if (year < 1970)
905                 year += 100;
906 #endif
907         if (year < 1970) {
908                 crit_exit();
909                 goto wrong_time;
910         }
911         month = readrtc(RTC_MONTH);
912         for (m = 1; m < month; m++)
913                 days += daysinmonth[m-1];
914         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
915                 days ++;
916         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
917         for (y = 1970; y < year; y++)
918                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
919         sec = ((( days * 24 +
920                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
921                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
922                   readrtc(RTC_SEC));
923         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
924            in the local time zone */
925
926         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
927
928         y = time_second - sec;
929         if (y <= -2 || y >= 2) {
930                 /* badly off, adjust it */
931                 ts.tv_sec = sec;
932                 ts.tv_nsec = 0;
933                 set_timeofday(&ts);
934         }
935         rtc_loaded = 1;
936         crit_exit();
937         return;
938
939 wrong_time:
940         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
941         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
942 }
943
944 /*
945  * Write system time back to RTC
946  */
947 void
948 resettodr(void)
949 {
950         struct timeval tv;
951         unsigned long tm;
952         int m;
953         int y;
954
955         if (disable_rtc_set)
956                 return;
957
958         microtime(&tv);
959         tm = tv.tv_sec;
960
961         crit_enter();
962         /* Disable RTC updates and interrupts. */
963         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
964
965         /* Calculate local time to put in RTC */
966
967         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
968
969         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
970         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
971         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
972
973         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
974         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
975         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
976              tm >= m;
977              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
978              tm -= m;
979
980         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
981         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
982 #ifdef USE_RTC_CENTURY
983         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
984 #endif
985         for (m = 0; ; m++) {
986                 int ml;
987
988                 ml = daysinmonth[m];
989                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
990                         ml++;
991                 if (tm < ml)
992                         break;
993                 tm -= ml;
994         }
995
996         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
997         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
998
999         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
1000         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1001         crit_exit();
1002 }
1003
1004 #ifdef SMP
1005
1006 static int
1007 i8254_ioapic_trial(int irq, struct cputimer_intr *cti)
1008 {
1009         sysclock_t base;
1010         long lastcnt;
1011
1012         /*
1013          * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1014          * so make sure it is.
1015          */
1016         KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1017         KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1018
1019         lastcnt = get_interrupt_counter(irq);
1020
1021         /*
1022          * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1023          * it to happen, then see if we got it.
1024          */
1025         kprintf("IOAPIC: testing 8254 interrupt delivery\n");
1026
1027         i8254_intr_reload(cti, 2);
1028         base = sys_cputimer->count();
1029         while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1030                 ; /* nothing */
1031
1032         if (get_interrupt_counter(irq) - lastcnt == 0)
1033                 return ENOENT;
1034         return 0;
1035 }
1036
1037 #endif  /* SMP */
1038
1039 /*
1040  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1041  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1042  * interrupts.
1043  */
1044 static void
1045 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1046 {
1047 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1048         void *clkdesc = NULL;
1049         int irq = 0, mixed_mode = 0, error;
1050 #endif
1051
1052         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1053
1054         if (!selected && i8254_intr_disable)
1055                 goto nointr;
1056
1057         /*
1058          * The stat interrupt mask is different without the
1059          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1060          * flag which would normally cause the RTC to generate
1061          * interrupts.
1062          */
1063         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1064
1065         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
1066 #ifdef SMP
1067         if (ioapic_enable) {
1068                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1069                         INTR_POLARITY_HIGH);
1070                 if (irq < 0) {
1071 mixed_mode_setup:
1072                         error = ioapic_abi_extint_irqmap(0);
1073                         if (!error) {
1074                                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1075                                         INTR_POLARITY_HIGH);
1076                                 if (irq < 0)
1077                                         error = ENOENT;
1078                         }
1079
1080                         if (error) {
1081                                 if (!selected) {
1082                                         kprintf("IOAPIC: setup mixed mode for "
1083                                                 "irq 0 failed: %d\n", error);
1084                                         goto nointr;
1085                                 } else {
1086                                         panic("IOAPIC: setup mixed mode for "
1087                                               "irq 0 failed: %d\n", error);
1088                                 }
1089                         }
1090                         mixed_mode = 1;
1091                 }
1092                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1093                                        NULL,
1094                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1095                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1096                                        INTR_NOENTROPY);
1097                 machintr_intren(irq);
1098         } else {
1099 #endif
1100         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1101                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1102                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1103                      INTR_NOENTROPY);
1104         machintr_intren(0);
1105 #ifdef SMP
1106         }
1107 #endif
1108
1109         /* Initialize RTC. */
1110         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1111         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1112
1113 #ifdef SMP
1114         if (ioapic_enable) {
1115                 error = i8254_ioapic_trial(irq, cti);
1116                 if (error) {
1117                         if (mixed_mode) {
1118                                 if (!selected) {
1119                                         kprintf("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1120                                                 "trial failed: %d\n",
1121                                                 irq, error);
1122                                         goto nointr;
1123                                 } else {
1124                                         panic("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1125                                               "trial failed: %d\n", irq, error);
1126                                 }
1127                         } else {
1128                                 kprintf("IOAPIC: warning 8254 is not connected "
1129                                         "to the correct pin, try mixed mode\n");
1130                                 machintr_intrdis(irq);
1131                                 unregister_int(clkdesc);
1132                                 goto mixed_mode_setup;
1133                         }
1134                 }
1135         }
1136 #endif
1137         return;
1138
1139 nointr:
1140         i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1141         cputimer_intr_deregister(cti);
1142 }
1143
1144 void
1145 setstatclockrate(int newhz)
1146 {
1147         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1148                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1149         else
1150                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1151         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1152 }
1153
1154 #if 0
1155 static unsigned
1156 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1157 {
1158         return (rdtsc());
1159 }
1160 #endif
1161
1162 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1163 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1164 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1165 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1166         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1167 void  
1168 _TSTMP(u_int32_t x)
1169 {
1170         static int i;
1171
1172         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1173         tsc[i+1] = x;
1174         i = i + 2;
1175         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1176                 i = 0;
1177         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1178 }
1179 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1180
1181 /*
1182  *
1183  */
1184
1185 static int
1186 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1187 {
1188     sysclock_t count;
1189     __uint64_t tscval;
1190     char buf[32];
1191
1192     crit_enter();
1193     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1194         count = sys_cputimer->count();
1195     else
1196         count = 0;
1197     if (tsc_present)
1198         tscval = rdtsc();
1199     else
1200         tscval = 0;
1201     crit_exit();
1202     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1203     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1204 }
1205
1206 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1207 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1208             "frequency");
1209 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1210             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1211
1212 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1213             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1214 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1215             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1216