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 1.21 2005/03/27 19:25:07 dillon Exp $
  39  */
  40
  41 /*
  42  * Routines to handle clock hardware.
  43  */
  44
  45 /*
  46  * inittodr, settodr and support routines written
  47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  48  *
  49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  50  */
  51
  52 #include "use_apm.h"
  53 #include "use_mca.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/systm.h>
  58 #include <sys/time.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #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 #if NMCA > 0
  96 #include <bus/mca/i386/mca_machdep.h>
  97 #endif
  98
  99 #ifdef APIC_IO
 100 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
 101 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
 102 int apic_8254_intr;
 103 static u_long read_intr_count (int vec);
 104 static void setup_8254_mixed_mode (void);
 105 #endif
 106 static void i8254_restore(void);
 107
 108 /*
 109  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 110  * can use a simple formula for leap years.
 111  */
 112 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 113 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 114
 115 #ifndef TIMER_FREQ
 116 #define TIMER_FREQ   1193182
 117 #endif
 118
 119 #ifdef TIMER_USE_1
 120 #define TIMER_SELX      TIMER_SEL1
 121 #define TIMER_CNTRX     TIMER_CNTR1
 122 #else
 123 #define TIMER_SELX      TIMER_SEL2
 124 #define TIMER_CNTRX     TIMER_CNTR2
 125 #endif
 126
 127 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 128 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 129 volatile u_int  idelayed;
 130 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 131 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
 132 u_int   cputimer_freq = TIMER_FREQ;
 133 #if 0
 134 int64_t cputimer_freq64_usec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000;
 135 int64_t cputimer_freq64_nsec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000000LL;
 136 #endif
 137 int64_t cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
 138 int64_t cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
 139 u_int   tsc_freq;
 140 int     tsc_is_broken;
 141 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 142 int     timer0_running;
 143 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 144 enum tstate timer0_state;
 145 enum tstate timer1_state;
 146 enum tstate timer2_state;
 147
 148 static  int     beeping = 0;
 149 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 150 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 151 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 152 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 153 static  u_int   tsc_present;
 154
 155 static struct callout sysbeepstop_ch;
 156
 157 /*
 158  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 159  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 160  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 161  * pending.
 162  */
 163 static void
 164 clkintr(struct intrframe frame)
 165 {
 166         static sysclock_t timer1_count;
 167         struct globaldata *gd = mycpu;
 168         struct globaldata *gscan;
 169         int n;
 170
 171         /*
 172          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 173          */
 174         timer0_running = 0;
 175
 176         /*
 177          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 178          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 179          * usually *ALL* of them.  We need a better way to do this.
 180          */
 181         timer1_count = cputimer_count();
 182         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 183             gscan = globaldata_find(n);
 184             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 185                 continue;
 186             if (gscan != gd) {
 187                 lwkt_send_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
 188             } else {
 189                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
 190             }
 191         }
 192 #if NMCA > 0
 193         /* Reset clock interrupt by asserting bit 7 of port 0x61 */
 194         if (MCA_system)
 195                 outb(0x61, inb(0x61) | 0x80);
 196 #endif
 197 }
 198
 199
 200 /*
 201  * NOTE! not MP safe.
 202  */
 203 int
 204 acquire_timer2(int mode)
 205 {
 206 #ifdef TIMER_USE_1
 207         if (timer2_state != RELEASED)
 208                 return (-1);
 209         timer2_state = ACQUIRED;
 210
 211         /*
 212          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 213          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 214          * knew the rate.
 215          */
 216         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 217         return (0);
 218 #else
 219         /* Timer2 is being used for time count operation */
 220         return(-1);
 221 #endif
 222 }
 223
 224 int
 225 release_timer2()
 226 {
 227         if (timer2_state != ACQUIRED)
 228                 return (-1);
 229         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 230         timer2_state = RELEASED;
 231         return (0);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 236  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 237  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 238  *
 239  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 240  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 241  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 242  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 243  *
 244  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 245  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 246  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 247  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 248  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 249  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 250  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 251  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 252  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 253  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 254  */
 255 static void
 256 rtcintr(struct intrframe frame)
 257 {
 258         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 259                 ;
 260                 /* statclock(&frame); no longer used */
 261 }
 262
 263 #include "opt_ddb.h"
 264 #ifdef DDB
 265 #include <ddb/ddb.h>
 266
 267 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 268 {
 269         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 270                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 271                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 272                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 273 }
 274 #endif /* DDB */
 275
 276 /*
 277  * Convert a frequency to a cpu timer count.
 278  */
 279 sysclock_t
 280 cputimer_fromhz(int freq)
 281 {
 282         return(cputimer_freq / freq + 1);
 283 }
 284
 285 sysclock_t
 286 cputimer_fromus(int us)
 287 {
 288         return((int64_t)cputimer_freq * us / 1000000);
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 293  */
 294 sysclock_t
 295 cputimer_count(void)
 296 {
 297         static sysclock_t cputimer_base;
 298         static __uint16_t cputimer_last;
 299         __uint16_t count;
 300         sysclock_t ret;
 301
 302         clock_lock();
 303         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_LATCH);
 304         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX);            /* get countdown */
 305         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX) << 8);
 306         count = -count;                                 /* -> countup */
 307         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 308                 cputimer_base += 0x00010000;
 309         ret = cputimer_base | count;
 310         cputimer_last = count;
 311         clock_unlock();
 312         return(ret);
 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 void
 321 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 322 {
 323     __uint16_t count;
 324
 325     if ((int)reload < 2)
 326         reload = 2;
 327
 328     clock_lock();
 329     if (timer0_running) {
 330         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 331         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 332         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 333         if (reload < 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     } else {
 339         timer0_running = 1;
 340         if (reload > 0xFFFF)
 341             reload = 0;         /* full count */
 342         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 343         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 344         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 345     }
 346     clock_unlock();
 347 }
 348
 349 /*
 350  * Wait "n" microseconds.
 351  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 352  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 353  */
 354 void
 355 DELAY(int n)
 356 {
 357         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 358
 359 #ifdef DELAYDEBUG
 360         int getit_calls = 1;
 361         int n1;
 362         static int state = 0;
 363
 364         if (state == 0) {
 365                 state = 1;
 366                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 367                         DELAY(n1);
 368                 state = 2;
 369         }
 370         if (state == 1)
 371                 printf("DELAY(%d)...", n);
 372 #endif
 373         /*
 374          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 375          * early for console i/o.
 376          */
 377         if (timer0_state == RELEASED)
 378                 i8254_restore();
 379
 380         /*
 381          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 382          * counted.  Guess the initial overhead is 20 usec (on most systems it
 383          * takes about 1.5 usec for each of the i/o's in getit().  The loop
 384          * takes about 6 usec on a 486/33 and 13 usec on a 386/20.  The
 385          * multiplications and divisions to scale the count take a while).
 386          */
 387         prev_tick = cputimer_count();
 388         n -= 0;                 /* XXX actually guess no initial overhead */
 389         /*
 390          * Calculate (n * (cputimer_freq / 1e6)) without using floating point
 391          * and without any avoidable overflows.
 392          */
 393         if (n <= 0) {
 394                 ticks_left = 0;
 395         } else if (n < 256) {
 396                 /*
 397                  * Use fixed point to avoid a slow division by 1000000.
 398                  * 39099 = 1193182 * 2^15 / 10^6 rounded to nearest.
 399                  * 2^15 is the first power of 2 that gives exact results
 400                  * for n between 0 and 256.
 401                  */
 402                 ticks_left = ((u_int)n * 39099 + (1 << 15) - 1) >> 15;
 403         } else {
 404                 /*
 405                  * Don't bother using fixed point, although gcc-2.7.2
 406                  * generates particularly poor code for the long long
 407                  * division, since even the slow way will complete long
 408                  * before the delay is up (unless we're interrupted).
 409                  */
 410                 ticks_left = ((u_int)n * (long long)cputimer_freq + 999999)
 411                              / 1000000;
 412         }
 413
 414         while (ticks_left > 0) {
 415                 tick = cputimer_count();
 416 #ifdef DELAYDEBUG
 417                 ++getit_calls;
 418 #endif
 419                 delta = tick - prev_tick;
 420                 prev_tick = tick;
 421                 if (delta < 0)
 422                         delta = 0;
 423                 ticks_left -= delta;
 424         }
 425 #ifdef DELAYDEBUG
 426         if (state == 1)
 427                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 428                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 429 #endif
 430 }
 431
 432 static void
 433 sysbeepstop(void *chan)
 434 {
 435         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 436         beeping = 0;
 437         release_timer2();
 438 }
 439
 440 int
 441 sysbeep(int pitch, int period)
 442 {
 443         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 444                 return(-1);
 445         /*
 446          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 447          */
 448         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 449         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 450         if (!beeping) {
 451                 /* enable counter2 output to speaker */
 452                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 453                 beeping = period;
 454                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 455         }
 456         return (0);
 457 }
 458
 459 /*
 460  * RTC support routines
 461  */
 462
 463 int
 464 rtcin(reg)
 465         int reg;
 466 {
 467         int s;
 468         u_char val;
 469
 470         s = splhigh();
 471         outb(IO_RTC, reg);
 472         inb(0x84);
 473         val = inb(IO_RTC + 1);
 474         inb(0x84);
 475         splx(s);
 476         return (val);
 477 }
 478
 479 static __inline void
 480 writertc(u_char reg, u_char val)
 481 {
 482         int s;
 483
 484         s = splhigh();
 485         inb(0x84);
 486         outb(IO_RTC, reg);
 487         inb(0x84);
 488         outb(IO_RTC + 1, val);
 489         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 490         splx(s);
 491 }
 492
 493 static __inline int
 494 readrtc(int port)
 495 {
 496         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 497 }
 498
 499 static u_int
 500 calibrate_clocks(void)
 501 {
 502         u_int64_t old_tsc;
 503         u_int count, prev_count, tot_count;
 504         int sec, start_sec, timeout;
 505
 506         if (bootverbose)
 507                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 508         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 509                 goto fail;
 510         timeout = 100000000;
 511
 512         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 513         for (;;) {
 514                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 515                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 516                         break;
 517                 }
 518                 if (--timeout == 0)
 519                         goto fail;
 520         }
 521
 522         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 523         start_sec = sec;
 524         for (;;) {
 525                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 526                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 527                         if (sec != start_sec)
 528                                 break;
 529                 }
 530                 if (--timeout == 0)
 531                         goto fail;
 532         }
 533
 534         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 535         prev_count = cputimer_count();
 536         tot_count = 0;
 537
 538         if (tsc_present)
 539                 old_tsc = rdtsc();
 540         else
 541                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 542
 543         /*
 544          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 545          * counter for each iteration since this is convenient and only
 546          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 547          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 548          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 549          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 550          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 551          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 552          */
 553         start_sec = sec;
 554         for (;;) {
 555                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 556                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 557                 count = cputimer_count();
 558                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 559                 prev_count = count;
 560                 if (sec != start_sec)
 561                         break;
 562                 if (--timeout == 0)
 563                         goto fail;
 564         }
 565
 566         /*
 567          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 568          * similar to those for the i8254 clock.
 569          */
 570         if (tsc_present)
 571                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 572
 573         if (tsc_present)
 574                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 575         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 576         return (tot_count);
 577
 578 fail:
 579         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n", cputimer_freq);
 580         return (cputimer_freq);
 581 }
 582
 583 static void
 584 i8254_restore(void)
 585 {
 586         timer0_state = ACQUIRED;
 587 #ifdef TIMER_USE_1
 588         timer1_state = ACQUIRED;
 589 #else
 590         timer2_state = ACQUIRED;
 591 #endif
 592         clock_lock();
 593         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 594         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 595         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 596         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 597         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* lsb */
 598         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* msb */
 599         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 600         clock_unlock();
 601 }
 602
 603 static void
 604 rtc_restore(void)
 605 {
 606         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 607         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 608         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 609         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Restore all the timers.
 614  *
 615  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 616  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 617  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 618  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 619  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 620  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 621  */
 622 void
 623 timer_restore(void)
 624 {
 625         crit_enter();
 626         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 627         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 628         crit_exit();
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 633  */
 634 void
 635 startrtclock()
 636 {
 637         u_int delta, freq;
 638
 639         /*
 640          * Can we use the TSC?
 641          */
 642         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 643                 tsc_present = 1;
 644         else
 645                 tsc_present = 0;
 646
 647         /*
 648          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 649          */
 650         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 651         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 652
 653         /*
 654          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 655          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 656          *
 657          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 658          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 659          * for our counting.
 660          */
 661         i8254_restore();
 662         freq = calibrate_clocks();
 663 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 664         if (bootverbose) {
 665                 printf(
 666                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 667                 while (cncheckc() == -1)
 668                         calibrate_clocks();
 669         }
 670 #endif
 671
 672         /*
 673          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 674          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 675          * frequency.
 676          */
 677         delta = freq > cputimer_freq ?
 678                         freq - cputimer_freq : cputimer_freq - freq;
 679         if (delta < cputimer_freq / 100) {
 680 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 681                 if (bootverbose)
 682                         printf(
 683 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 684                 freq = cputimer_freq;
 685 #endif
 686                 cputimer_freq = freq;
 687                 cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / freq;
 688                 cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / freq;
 689         } else {
 690                 if (bootverbose)
 691                         printf(
 692                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 693                                freq, cputimer_freq);
 694                 tsc_freq = 0;
 695         }
 696
 697 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 698         if (tsc_freq != 0) {
 699                 if (bootverbose)
 700                         printf(
 701 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 702                 tsc_freq = 0;
 703         }
 704 #endif
 705         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
 706                 /*
 707                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 708                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 709                  * to the i8254 clock.
 710                  */
 711                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 712
 713                 DELAY(1000000);
 714                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 715 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 716                 if (bootverbose)
 717                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 718 #endif
 719         }
 720
 721 #if !defined(SMP)
 722         /*
 723          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 724          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 725          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 726          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 727          */
 728
 729 #if NAPM > 0
 730         /*
 731          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 732          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 733          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 734          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 735          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 736          * but we need to have some kind of time...
 737          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 738          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 739          */
 740         return;
 741 #endif /* NAPM > 0 */
 742
 743 #endif /* !defined(SMP) */
 744 }
 745
 746 /*
 747  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 748  * from a filesystem.
 749  */
 750 void
 751 inittodr(time_t base)
 752 {
 753         unsigned long   sec, days;
 754         int             yd;
 755         int             year, month;
 756         int             y, m;
 757         struct timespec ts;
 758
 759         if (base) {
 760                 ts.tv_sec = base;
 761                 ts.tv_nsec = 0;
 762                 set_timeofday(&ts);
 763         }
 764
 765         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 766         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 767                 goto wrong_time;
 768
 769         /* wait for time update to complete */
 770         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 771         crit_enter();
 772         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 773                 crit_exit();
 774                 crit_enter();
 775         }
 776
 777         days = 0;
 778 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 779         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 780 #else
 781         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 782         if (year < 1970)
 783                 year += 100;
 784 #endif
 785         if (year < 1970) {
 786                 crit_exit();
 787                 goto wrong_time;
 788         }
 789         month = readrtc(RTC_MONTH);
 790         for (m = 1; m < month; m++)
 791                 days += daysinmonth[m-1];
 792         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 793                 days ++;
 794         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 795         yd = days;
 796         for (y = 1970; y < year; y++)
 797                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 798         sec = ((( days * 24 +
 799                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 800                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 801                   readrtc(RTC_SEC));
 802         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 803            in the local time zone */
 804
 805         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 806
 807         y = time_second - sec;
 808         if (y <= -2 || y >= 2) {
 809                 /* badly off, adjust it */
 810                 ts.tv_sec = sec;
 811                 ts.tv_nsec = 0;
 812                 set_timeofday(&ts);
 813         }
 814         crit_exit();
 815         return;
 816
 817 wrong_time:
 818         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 819         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 820 }
 821
 822 /*
 823  * Write system time back to RTC
 824  */
 825 void
 826 resettodr()
 827 {
 828         struct timeval tv;
 829         unsigned long tm;
 830         int m;
 831         int y;
 832
 833         if (disable_rtc_set)
 834                 return;
 835
 836         microtime(&tv);
 837         tm = tv.tv_sec;
 838
 839         crit_enter();
 840         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 841         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 842
 843         /* Calculate local time to put in RTC */
 844
 845         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 846
 847         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 848         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 849         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 850
 851         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 852         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 853         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 854              tm >= m;
 855              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 856              tm -= m;
 857
 858         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 859         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 860 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 861         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 862 #endif
 863         for (m = 0; ; m++) {
 864                 int ml;
 865
 866                 ml = daysinmonth[m];
 867                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 868                         ml++;
 869                 if (tm < ml)
 870                         break;
 871                 tm -= ml;
 872         }
 873
 874         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 875         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 876
 877         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 878         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 879         crit_exit();
 880 }
 881
 882
 883 /*
 884  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 885  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 886  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 887  */
 888 void
 889 cpu_initclocks()
 890 {
 891         int diag;
 892 #ifdef APIC_IO
 893         int apic_8254_trial;
 894         struct intrec *clkdesc;
 895 #endif /* APIC_IO */
 896
 897         if (statclock_disable) {
 898                 /*
 899                  * The stat interrupt mask is different without the
 900                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 901                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 902                  * interrupts.
 903                  */
 904                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 905                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 906         } else {
 907                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 908                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 909                 profhz = RTC_PROFRATE;
 910         }
 911
 912         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 913 #ifdef APIC_IO
 914
 915         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 916         apic_8254_trial = 0;
 917         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 918                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 919                         apic_8254_trial = 1;
 920         } else {
 921                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 922                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 923                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 924                         setup_8254_mixed_mode();
 925                 } else
 926                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 927         }
 928
 929         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
 930                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
 931         INTREN(1 << apic_8254_intr);
 932
 933 #else /* APIC_IO */
 934
 935         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
 936                     INTR_EXCL | INTR_FAST);
 937         INTREN(IRQ0);
 938
 939 #endif /* APIC_IO */
 940
 941         /* Initialize RTC. */
 942         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 943         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 944
 945         if (statclock_disable == 0) {
 946                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
 947                 if (diag != 0)
 948                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
 949
 950 #ifdef APIC_IO
 951                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
 952                         panic("APIC RTC != 8");
 953 #endif /* APIC_IO */
 954
 955                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
 956                             INTR_EXCL | INTR_FAST);
 957
 958 #ifdef APIC_IO
 959                 INTREN(APIC_IRQ8);
 960 #else
 961                 INTREN(IRQ8);
 962 #endif /* APIC_IO */
 963
 964                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 965         }
 966
 967 #ifdef APIC_IO
 968         if (apic_8254_trial) {
 969                 sysclock_t base;
 970                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
 971
 972                 /*
 973                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
 974                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
 975                  * then see if we got it.
 976                  */
 977                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
 978                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
 979                 base = cputimer_count();
 980                 while (cputimer_count() - base < cputimer_freq / 100)
 981                         ;       /* nothing */
 982                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
 983                         /*
 984                          * The MP table is broken.
 985                          * The 8254 was not connected to the specified pin
 986                          * on the IO APIC.
 987                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
 988                          */
 989                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
 990                         inthand_remove(clkdesc);
 991                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
 992                                "8254 is not connected to "
 993                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
 994                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
 995                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
 996                         /*
 997                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
 998                          * configure a fallback interrupt routing from
 999                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1000                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1001                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1002                          */
1003                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1004                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1005                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1006                         }
1007                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1008                         setup_8254_mixed_mode();
1009                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1010                                     (inthand2_t *)clkintr,
1011                                     NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
1012                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1013                 }
1014
1015         }
1016         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1017             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1018             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1019                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1020                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1021                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1022         } else {
1023                 printf("APIC_IO: "
1024                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1025         }
1026 #endif
1027         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1028 }
1029
1030 #ifdef APIC_IO
1031 static u_long
1032 read_intr_count(int vec)
1033 {
1034         u_long *up;
1035         up = intr_countp[vec];
1036         if (up)
1037                 return *up;
1038         return 0UL;
1039 }
1040
1041 static void
1042 setup_8254_mixed_mode()
1043 {
1044         /*
1045          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1046          *  re-initialize master 8259:
1047          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1048          */
1049         outb(IO_ICU1, 0x13);
1050         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1051         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1052         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1053         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1054
1055         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1056         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1057                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1058 }
1059 #endif
1060
1061 void
1062 setstatclockrate(int newhz)
1063 {
1064         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1065                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1066         else
1067                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1068         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1069 }
1070
1071 #if 0
1072 static unsigned
1073 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1074 {
1075         return (rdtsc());
1076 }
1077 #endif
1078
1079 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1080 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1081 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1082 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1083         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1084 void
1085 _TSTMP(u_int32_t x)
1086 {
1087         static int i;
1088
1089         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1090         tsc[i+1] = x;
1091         i = i + 2;
1092         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1093                 i = 0;
1094         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1095 }
1096 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1097
1098 /*
1099  *
1100  */
1101
1102 static int
1103 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1104 {
1105     sysclock_t count;
1106     __uint64_t tscval;
1107     char buf[32];
1108
1109     crit_enter();
1110     count = cputimer_count();
1111     if (tsc_present)
1112         tscval = rdtsc();
1113     else
1114         tscval = 0;
1115     crit_exit();
1116     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1117     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1118 }
1119
1120 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1121 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &cputimer_freq, 0, "");
1122 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1123                 0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1124