73677d43478d0b95718f1763d32be34073c876ea
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / isa / clock.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * William Jolitz and Don Ahn.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
38  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/isa/clock.c,v 1.32 2005/09/12 21:32:03 joerg Exp $
39  */
40
41 /*
42  * Routines to handle clock hardware.
43  */
44
45 /*
46  * inittodr, settodr and support routines written
47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
48  *
49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
50  */
51
52 #include "use_apm.h"
53 #include "opt_clock.h"
54
55 #include <sys/param.h>
56 #include <sys/systm.h>
57 #include <sys/eventhandler.h>
58 #include <sys/time.h>
59 #include <sys/kernel.h>
60 #include <sys/bus.h>
61 #ifndef SMP
62 #include <sys/lock.h>
63 #endif
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/cons.h>
66 #include <sys/systimer.h>
67 #include <sys/globaldata.h>
68 #include <sys/thread2.h>
69 #include <sys/systimer.h>
70
71 #include <machine/clock.h>
72 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
73 #endif
74 #include <machine/cputypes.h>
75 #include <machine/frame.h>
76 #include <machine/ipl.h>
77 #include <machine/limits.h>
78 #include <machine/md_var.h>
79 #include <machine/psl.h>
80 #ifdef APIC_IO
81 #include <machine/segments.h>
82 #endif
83 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
84 #include <machine/smp.h>
85 #endif /* SMP || APIC_IO */
86 #include <machine/specialreg.h>
87
88 #include <i386/isa/icu.h>
89 #include <bus/isa/i386/isa.h>
90 #include <bus/isa/rtc.h>
91 #include <i386/isa/timerreg.h>
92
93 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
94
95 #ifdef APIC_IO
96 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
97 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
98 int apic_8254_intr;
99 static u_long read_intr_count (int vec);
100 static void setup_8254_mixed_mode (void);
101 #endif
102 static void i8254_restore(void);
103
104 /*
105  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
106  * can use a simple formula for leap years.
107  */
108 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
109 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
110
111 #ifndef TIMER_FREQ
112 #define TIMER_FREQ   1193182
113 #endif
114
115 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
116 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
117
118 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
119 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
120 volatile u_int  idelayed;
121 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
122 u_int   tsc_freq;
123 int     tsc_is_broken;
124 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
125 int     timer0_running;
126 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
127 enum tstate timer0_state;
128 enum tstate timer1_state;
129 enum tstate timer2_state;
130
131 static  int     beeping = 0;
132 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
133 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
134 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
135 static  u_int   tsc_present;
136
137 static int i8254_cputimer_div;
138
139 static struct callout sysbeepstop_ch;
140
141 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
142 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
143 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
144
145 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
146     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
147     "i8254",
148     CPUTIMER_PRI_8254,
149     0,
150     i8254_cputimer_count,
151     cputimer_default_fromhz,
152     cputimer_default_fromus,
153     i8254_cputimer_construct,
154     i8254_cputimer_destruct,
155     TIMER_FREQ,
156     0, 0, 0
157 };
158
159 /*
160  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
161  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
162  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
163  * pending.
164  */
165 static void
166 clkintr(struct intrframe frame)
167 {
168         static sysclock_t timer1_count;
169         struct globaldata *gd = mycpu;
170         struct globaldata *gscan;
171         int n;
172
173         /*
174          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
175          */
176         timer0_running = 0;
177
178         /*
179          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
180          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
181          * usually *ALL* of them.  We need a better way to do this.
182          */
183         timer1_count = sys_cputimer->count();
184         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
185             gscan = globaldata_find(n);
186             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
187                 continue;
188             if (gscan != gd) {
189                 lwkt_send_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
190             } else {
191                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
192             }
193         }
194 }
195
196
197 /*
198  * NOTE! not MP safe.
199  */
200 int
201 acquire_timer2(int mode)
202 {
203         if (timer2_state != RELEASED)
204                 return (-1);
205         timer2_state = ACQUIRED;
206
207         /*
208          * This access to the timer registers is as atomic as possible
209          * because it is a single instruction.  We could do better if we
210          * knew the rate.
211          */
212         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
213         return (0);
214 }
215
216 int
217 release_timer2()
218 {
219         if (timer2_state != ACQUIRED)
220                 return (-1);
221         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
222         timer2_state = RELEASED;
223         return (0);
224 }
225
226 /*
227  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
228  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
229  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
230  *
231  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
232  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
233  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
234  * statistics gathering from scheduling interrupts.
235  *
236  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
237  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
238  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
239  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
240  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
241  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
242  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
243  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
244  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
245  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
246  */
247 static void
248 rtcintr(struct intrframe frame)
249 {
250         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
251                 ;
252                 /* statclock(&frame); no longer used */
253 }
254
255 #include "opt_ddb.h"
256 #ifdef DDB
257 #include <ddb/ddb.h>
258
259 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
260 {
261         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
262                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
263                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
264                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
265 }
266 #endif /* DDB */
267
268 /*
269  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
270  */
271 static
272 sysclock_t
273 i8254_cputimer_count(void)
274 {
275         static __uint16_t cputimer_last;
276         __uint16_t count;
277         sysclock_t ret;
278
279         clock_lock();
280         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
281         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
282         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
283         count = -count;                                 /* -> countup */
284         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
285                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
286         ret = i8254_cputimer.base | count;
287         cputimer_last = count;
288         clock_unlock();
289         return(ret);
290 }
291
292 /*
293  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
294  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick 
295  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
296  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
297  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
298  */
299 void
300 cputimer_intr_config(struct cputimer *timer)
301 {
302     int freq;
303     int div;
304
305     /*
306      * Will a simple divide do the trick?
307      */
308     div = (timer->freq + (i8254_cputimer.freq / 2)) / i8254_cputimer.freq;
309     freq = i8254_cputimer.freq * div;
310
311     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
312         i8254_cputimer_div = div;
313     else
314         i8254_cputimer_div = 0;
315 }
316
317 /*
318  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
319  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
320  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
321  *
322  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
323  */
324 void
325 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
326 {
327     __uint16_t count;
328
329     if (i8254_cputimer_div)
330         reload /= i8254_cputimer_div;
331     else
332         reload = (int64_t)reload * i8254_cputimer.freq / sys_cputimer->freq;
333
334     if ((int)reload < 2)
335         reload = 2;
336
337     clock_lock();
338     if (timer0_running) {
339         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
340         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
341         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
342         if (reload < count) {
343             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
344             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
345             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
346         }
347     } else {
348         timer0_running = 1;
349         if (reload > 0xFFFF)
350             reload = 0;         /* full count */
351         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
352         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
353         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
354     }
355     clock_unlock();
356 }
357
358 /*
359  * Wait "n" microseconds.
360  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
361  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
362  */
363 void
364 DELAY(int n)
365 {
366         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
367
368 #ifdef DELAYDEBUG
369         int getit_calls = 1;
370         int n1;
371         static int state = 0;
372
373         if (state == 0) {
374                 state = 1;
375                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
376                         DELAY(n1);
377                 state = 2;
378         }
379         if (state == 1)
380                 printf("DELAY(%d)...", n);
381 #endif
382         /*
383          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
384          * early for console i/o.
385          */
386         if (timer0_state == RELEASED)
387                 i8254_restore();
388
389         /*
390          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
391          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
392          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
393          * number of microseconds.
394          */
395         prev_tick = sys_cputimer->count();
396         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
397                      1000000;
398
399         /*
400          * Loop until done.
401          */
402         while (ticks_left > 0) {
403                 tick = sys_cputimer->count();
404 #ifdef DELAYDEBUG
405                 ++getit_calls;
406 #endif
407                 delta = tick - prev_tick;
408                 prev_tick = tick;
409                 if (delta < 0)
410                         delta = 0;
411                 ticks_left -= delta;
412         }
413 #ifdef DELAYDEBUG
414         if (state == 1)
415                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
416                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
417 #endif
418 }
419
420 static void
421 sysbeepstop(void *chan)
422 {
423         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
424         beeping = 0;
425         release_timer2();
426 }
427
428 int
429 sysbeep(int pitch, int period)
430 {
431         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
432                 return(-1);
433         /*
434          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
435          */
436         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
437         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
438         if (!beeping) {
439                 /* enable counter2 output to speaker */
440                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
441                 beeping = period;
442                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
443         }
444         return (0);
445 }
446
447 /*
448  * RTC support routines
449  */
450
451 int
452 rtcin(reg)
453         int reg;
454 {
455         u_char val;
456
457         crit_enter();
458         outb(IO_RTC, reg);
459         inb(0x84);
460         val = inb(IO_RTC + 1);
461         inb(0x84);
462         crit_exit();
463         return (val);
464 }
465
466 static __inline void
467 writertc(u_char reg, u_char val)
468 {
469         crit_enter();
470         inb(0x84);
471         outb(IO_RTC, reg);
472         inb(0x84);
473         outb(IO_RTC + 1, val);
474         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
475         crit_exit();
476 }
477
478 static __inline int
479 readrtc(int port)
480 {
481         return(bcd2bin(rtcin(port)));
482 }
483
484 static u_int
485 calibrate_clocks(void)
486 {
487         u_int64_t old_tsc;
488         u_int count, prev_count, tot_count;
489         int sec, start_sec, timeout;
490
491         if (bootverbose)
492                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
493         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
494                 goto fail;
495         timeout = 100000000;
496
497         /* Read the mc146818A seconds counter. */
498         for (;;) {
499                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
500                         sec = rtcin(RTC_SEC);
501                         break;
502                 }
503                 if (--timeout == 0)
504                         goto fail;
505         }
506
507         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
508         start_sec = sec;
509         for (;;) {
510                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
511                         sec = rtcin(RTC_SEC);
512                         if (sec != start_sec)
513                                 break;
514                 }
515                 if (--timeout == 0)
516                         goto fail;
517         }
518
519         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
520         prev_count = sys_cputimer->count();
521         tot_count = 0;
522
523         if (tsc_present) 
524                 old_tsc = rdtsc();
525         else
526                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
527
528         /*
529          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
530          * counter for each iteration since this is convenient and only
531          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
532          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
533          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
534          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
535          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
536          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
537          */
538         start_sec = sec;
539         for (;;) {
540                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
541                         sec = rtcin(RTC_SEC);
542                 count = sys_cputimer->count();
543                 tot_count += (int)(count - prev_count);
544                 prev_count = count;
545                 if (sec != start_sec)
546                         break;
547                 if (--timeout == 0)
548                         goto fail;
549         }
550
551         /*
552          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
553          * similar to those for the i8254 clock.
554          */
555         if (tsc_present) 
556                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
557
558         if (tsc_present)
559                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
560         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
561         return (tot_count);
562
563 fail:
564         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
565                 i8254_cputimer.freq);
566         return (i8254_cputimer.freq);
567 }
568
569 static void
570 i8254_restore(void)
571 {
572         timer0_state = ACQUIRED;
573
574         clock_lock();
575
576         /*
577          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
578          */
579         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
580         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
581         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
582         clock_unlock();
583
584         /*
585          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
586          * has not been selected.
587          */
588         cputimer_register(&i8254_cputimer);
589         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
590 }
591
592 static void
593 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
594 {
595         int which;
596
597         /*
598          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
599          */
600         which = 0;
601         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
602         if (which != 1 && which != 2)
603                 which = 2;
604
605         switch(which) {
606         case 1:
607                 timer->name = "i8254_timer1";
608                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
609                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
610                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
611                 timer1_state = ACQUIRED;
612                 break;
613         case 2:
614                 timer->name = "i8254_timer2";
615                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
616                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
617                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
618                 timer2_state = ACQUIRED;
619                 break;
620         }
621
622         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
623
624         clock_lock();
625         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
626         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
627         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
628         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
629         clock_unlock();
630 }
631
632 static void
633 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
634 {
635         switch(timer->type) {
636         case CPUTIMER_8254_SEL1:
637             timer1_state = RELEASED;
638             break;
639         case CPUTIMER_8254_SEL2:
640             timer2_state = RELEASED;
641             break;
642         default:
643             break;
644         }
645         timer->type = 0;
646 }
647
648 static void
649 rtc_restore(void)
650 {
651         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
652         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
653         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
654         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
655 }
656
657 /*
658  * Restore all the timers.
659  *
660  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
661  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also 
662  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
663  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
664  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
665  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
666  */
667 void
668 timer_restore(void)
669 {
670         crit_enter();
671         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
672         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
673         crit_exit();
674 }
675
676 /*
677  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
678  */
679 void
680 startrtclock()
681 {
682         u_int delta, freq;
683
684         /* 
685          * Can we use the TSC?
686          */
687         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
688                 tsc_present = 1;
689         else
690                 tsc_present = 0;
691
692         /*
693          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
694          */
695         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
696         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
697
698         /*
699          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
700          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
701          *
702          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
703          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
704          * for our counting.
705          */
706         i8254_restore();
707         freq = calibrate_clocks();
708 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
709         if (bootverbose) {
710                 printf(
711                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
712                 while (cncheckc() == -1)
713                         calibrate_clocks();
714         }
715 #endif
716
717         /*
718          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
719          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
720          * frequency.
721          */
722         delta = freq > i8254_cputimer.freq ? 
723                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
724         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
725 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
726                 if (bootverbose)
727                         printf(
728 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
729                 freq = i8254_cputimer.freq;
730 #endif
731                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
732         } else {
733                 if (bootverbose)
734                         printf(
735                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
736                                freq, i8254_cputimer.freq);
737                 tsc_freq = 0;
738         }
739
740 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
741         if (tsc_freq != 0) {
742                 if (bootverbose)
743                         printf(
744 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
745                 tsc_freq = 0;
746         }
747 #endif
748         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
749                 /*
750                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
751                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
752                  * to the i8254 clock.
753                  */
754                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
755
756                 DELAY(1000000);
757                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
758 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
759                 if (bootverbose)
760                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
761 #endif
762         }
763
764         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_final, resettodr, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
765
766 #if !defined(SMP)
767         /*
768          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
769          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
770          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
771          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
772          */
773
774 #if NAPM > 0
775         /*
776          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
777          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since 
778          * any and all of the time spent in various SMM code can't 
779          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
780          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
781          * but we need to have some kind of time...
782          * We don't know at this point whether APM is going to be used
783          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
784          */
785         return;
786 #endif /* NAPM > 0 */
787
788 #endif /* !defined(SMP) */
789 }
790
791 /*
792  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
793  * from a filesystem.
794  */
795 void
796 inittodr(time_t base)
797 {
798         unsigned long   sec, days;
799         int             yd;
800         int             year, month;
801         int             y, m;
802         struct timespec ts;
803
804         if (base) {
805                 ts.tv_sec = base;
806                 ts.tv_nsec = 0;
807                 set_timeofday(&ts);
808         }
809
810         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
811         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
812                 goto wrong_time;
813
814         /* wait for time update to complete */
815         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
816         crit_enter();
817         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
818                 crit_exit();
819                 crit_enter();
820         }
821
822         days = 0;
823 #ifdef USE_RTC_CENTURY
824         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
825 #else
826         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
827         if (year < 1970)
828                 year += 100;
829 #endif
830         if (year < 1970) {
831                 crit_exit();
832                 goto wrong_time;
833         }
834         month = readrtc(RTC_MONTH);
835         for (m = 1; m < month; m++)
836                 days += daysinmonth[m-1];
837         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
838                 days ++;
839         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
840         yd = days;
841         for (y = 1970; y < year; y++)
842                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
843         sec = ((( days * 24 +
844                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
845                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
846                   readrtc(RTC_SEC));
847         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
848            in the local time zone */
849
850         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
851
852         y = time_second - sec;
853         if (y <= -2 || y >= 2) {
854                 /* badly off, adjust it */
855                 ts.tv_sec = sec;
856                 ts.tv_nsec = 0;
857                 set_timeofday(&ts);
858         }
859         crit_exit();
860         return;
861
862 wrong_time:
863         printf("Invalid time in real time clock.\n");
864         printf("Check and reset the date immediately!\n");
865 }
866
867 /*
868  * Write system time back to RTC
869  */
870 void
871 resettodr()
872 {
873         struct timeval tv;
874         unsigned long tm;
875         int m;
876         int y;
877
878         if (disable_rtc_set)
879                 return;
880
881         microtime(&tv);
882         tm = tv.tv_sec;
883
884         crit_enter();
885         /* Disable RTC updates and interrupts. */
886         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
887
888         /* Calculate local time to put in RTC */
889
890         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
891
892         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
893         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
894         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
895
896         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
897         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
898         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
899              tm >= m;
900              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
901              tm -= m;
902
903         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
904         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
905 #ifdef USE_RTC_CENTURY
906         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
907 #endif
908         for (m = 0; ; m++) {
909                 int ml;
910
911                 ml = daysinmonth[m];
912                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
913                         ml++;
914                 if (tm < ml)
915                         break;
916                 tm -= ml;
917         }
918
919         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
920         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
921
922         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
923         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
924         crit_exit();
925 }
926
927
928 /*
929  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
930  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
931  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
932  */
933 void
934 cpu_initclocks()
935 {
936         int diag;
937 #ifdef APIC_IO
938         int apic_8254_trial;
939         struct intrec *clkdesc;
940 #endif /* APIC_IO */
941
942         if (statclock_disable) {
943                 /*
944                  * The stat interrupt mask is different without the
945                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
946                  * flag which would normally cause the RTC to generate
947                  * interrupts.
948                  */
949                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
950         } else {
951                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
952                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
953                 profhz = RTC_PROFRATE;
954         }
955
956         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
957 #ifdef APIC_IO
958
959         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
960         apic_8254_trial = 0;
961         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
962                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
963                         apic_8254_trial = 1;
964         } else {
965                 /* look for ExtInt on pin 0 */
966                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
967                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
968                         setup_8254_mixed_mode();
969                 } else 
970                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
971         }
972
973         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
974                               NULL, INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
975         INTREN(1 << apic_8254_intr);
976         
977 #else /* APIC_IO */
978
979         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL,
980                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
981         INTREN(IRQ0);
982
983 #endif /* APIC_IO */
984
985         /* Initialize RTC. */
986         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
987         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
988
989         if (statclock_disable == 0) {
990                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
991                 if (diag != 0)
992                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
993
994 #ifdef APIC_IO
995                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
996                         panic("APIC RTC != 8");
997 #endif /* APIC_IO */
998
999                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL,
1000                             INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1001
1002 #ifdef APIC_IO
1003                 INTREN(APIC_IRQ8);
1004 #else
1005                 INTREN(IRQ8);
1006 #endif /* APIC_IO */
1007
1008                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1009         }
1010
1011 #ifdef APIC_IO
1012         if (apic_8254_trial) {
1013                 sysclock_t base;
1014                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
1015
1016                 /*
1017                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1018                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1019                  * then see if we got it.
1020                  */
1021                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1022                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1023                 base = sys_cputimer->count();
1024                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1025                         ;       /* nothing */
1026                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1027                         /* 
1028                          * The MP table is broken.
1029                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1030                          * on the IO APIC.
1031                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1032                          */
1033                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
1034                         inthand_remove(clkdesc);
1035                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1036                                "8254 is not connected to "
1037                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1038                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1039                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1040                         /* 
1041                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and 
1042                          * configure a fallback interrupt routing from
1043                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1044                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1045                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1046                          */
1047                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1048                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1049                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1050                         }
1051                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1052                         setup_8254_mixed_mode();
1053                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1054                                     (inthand2_t *)clkintr,
1055                                     NULL,
1056                                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1057                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1058                 }
1059                 
1060         }
1061         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1062             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1063             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1064                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1065                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1066                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1067         } else {
1068                 printf("APIC_IO: "
1069                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1070         }
1071 #endif
1072         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1073 }
1074
1075 #ifdef APIC_IO
1076 static u_long
1077 read_intr_count(int vec)
1078 {
1079         u_long *up;
1080         up = intr_countp[vec];
1081         if (up)
1082                 return *up;
1083         return 0UL;
1084 }
1085
1086 static void 
1087 setup_8254_mixed_mode()
1088 {
1089         /*
1090          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1091          *  re-initialize master 8259:
1092          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1093          */
1094         outb(IO_ICU1, 0x13);
1095         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1096         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1097         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1098         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1099         
1100         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1101         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1102                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1103 }
1104 #endif
1105
1106 void
1107 setstatclockrate(int newhz)
1108 {
1109         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1110                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1111         else
1112                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1113         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1114 }
1115
1116 #if 0
1117 static unsigned
1118 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1119 {
1120         return (rdtsc());
1121 }
1122 #endif
1123
1124 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1125 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1126 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1127 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1128         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1129 void  
1130 _TSTMP(u_int32_t x)
1131 {
1132         static int i;
1133
1134         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1135         tsc[i+1] = x;
1136         i = i + 2;
1137         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1138                 i = 0;
1139         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1140 }
1141 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1142
1143 /*
1144  *
1145  */
1146
1147 static int
1148 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1149 {
1150     sysclock_t count;
1151     __uint64_t tscval;
1152     char buf[32];
1153
1154     crit_enter();
1155     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1156         count = sys_cputimer->count();
1157     else
1158         count = 0;
1159     if (tsc_present)
1160         tscval = rdtsc();
1161     else
1162         tscval = 0;
1163     crit_exit();
1164     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1165     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1166 }
1167
1168 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1169 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1170             "frequency");
1171 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1172             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1173