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