clock: Use sysclock_t to save value from sys_cputimer->count()
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / isa / clock.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
4  * All rights reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * William Jolitz and Don Ahn.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
18  *    must display the following acknowledgement:
19  *      This product includes software developed by the University of
20  *      California, Berkeley and its contributors.
21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
23  *    without specific prior written permission.
24  *
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
35  * SUCH DAMAGE.
36  *
37  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
38  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki 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 #if 0
53 #include "opt_clock.h"
54 #endif
55
56 #include <sys/param.h>
57 #include <sys/systm.h>
58 #include <sys/eventhandler.h>
59 #include <sys/time.h>
60 #include <sys/kernel.h>
61 #include <sys/bus.h>
62 #include <sys/sysctl.h>
63 #include <sys/cons.h>
64 #include <sys/systimer.h>
65 #include <sys/globaldata.h>
66 #include <sys/thread2.h>
67 #include <sys/systimer.h>
68 #include <sys/machintr.h>
69 #include <sys/interrupt.h>
70
71 #include <machine/clock.h>
72 #include <machine/cputypes.h>
73 #include <machine/frame.h>
74 #include <machine/ipl.h>
75 #include <machine/limits.h>
76 #include <machine/md_var.h>
77 #include <machine/psl.h>
78 #include <machine/segments.h>
79 #include <machine/smp.h>
80 #include <machine/specialreg.h>
81 #include <machine/intr_machdep.h>
82
83 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
84 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
85 #include <machine_base/icu/icu.h>
86 #include <bus/isa/isa.h>
87 #include <bus/isa/rtc.h>
88 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
89
90 static void i8254_restore(void);
91 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
92
93 /*
94  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
95  * can use a simple formula for leap years.
96  */
97 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
98 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
99
100 #ifndef TIMER_FREQ
101 #define TIMER_FREQ   1193182
102 #endif
103
104 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
105 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
106
107 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
108 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
109 int     tsc_present;
110 int64_t tsc_frequency;
111 int     tsc_is_broken;
112 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
113 int     timer0_running;
114 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
115 enum tstate timer0_state;
116 enum tstate timer1_state;
117 enum tstate timer2_state;
118
119 static  int     beeping = 0;
120 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
121 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
122 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
123 static  int     rtc_loaded;
124
125 static int i8254_cputimer_div;
126
127 static int i8254_nointr;
128 static int i8254_intr_disable = 1;
129 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
130
131 static struct callout sysbeepstop_ch;
132
133 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
134 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
135 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
136
137 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
138     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
139     "i8254",
140     CPUTIMER_PRI_8254,
141     0,
142     i8254_cputimer_count,
143     cputimer_default_fromhz,
144     cputimer_default_fromus,
145     i8254_cputimer_construct,
146     i8254_cputimer_destruct,
147     TIMER_FREQ,
148     0, 0, 0
149 };
150
151 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
152 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
153 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
154
155 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
156     .freq = TIMER_FREQ,
157     .reload = i8254_intr_reload,
158     .enable = cputimer_intr_default_enable,
159     .config = i8254_intr_config,
160     .restart = cputimer_intr_default_restart,
161     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
162     .initclock = i8254_intr_initclock,
163     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
164     .name = "i8254",
165     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
166     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
167     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
168 };
169
170 /*
171  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
172  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
173  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
174  * pending.
175  *
176  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
177  */
178 static void
179 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
180 {
181         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
182         struct globaldata *gd = mycpu;
183         struct globaldata *gscan;
184         int n;
185
186         /*
187          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
188          */
189         timer0_running = 0;
190
191         /*
192          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
193          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
194          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
195          */
196         sysclock_count = sys_cputimer->count();
197         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
198             gscan = globaldata_find(n);
199             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
200                 continue;
201             if (gscan != gd) {
202                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr, 
203                                 &sysclock_count, 1);
204             } else {
205                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
206             }
207         }
208 }
209
210
211 /*
212  * NOTE! not MP safe.
213  */
214 int
215 acquire_timer2(int mode)
216 {
217         if (timer2_state != RELEASED)
218                 return (-1);
219         timer2_state = ACQUIRED;
220
221         /*
222          * This access to the timer registers is as atomic as possible
223          * because it is a single instruction.  We could do better if we
224          * knew the rate.
225          */
226         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
227         return (0);
228 }
229
230 int
231 release_timer2(void)
232 {
233         if (timer2_state != ACQUIRED)
234                 return (-1);
235         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
236         timer2_state = RELEASED;
237         return (0);
238 }
239
240 #include "opt_ddb.h"
241 #ifdef DDB
242 #include <ddb/ddb.h>
243
244 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
245 {
246         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
247                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
248                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
249                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
250 }
251 #endif /* DDB */
252
253 /*
254  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
255  */
256 static
257 sysclock_t
258 i8254_cputimer_count(void)
259 {
260         static __uint16_t cputimer_last;
261         __uint16_t count;
262         sysclock_t ret;
263
264         clock_lock();
265         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
266         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
267         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
268         count = -count;                                 /* -> countup */
269         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
270                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
271         ret = i8254_cputimer.base | count;
272         cputimer_last = count;
273         clock_unlock();
274         return(ret);
275 }
276
277 /*
278  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
279  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick 
280  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
281  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
282  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
283  */
284 static void
285 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
286 {
287     int freq;
288     int div;
289
290     /*
291      * Will a simple divide do the trick?
292      */
293     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
294     freq = cti->freq * div;
295
296     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
297         i8254_cputimer_div = div;
298     else
299         i8254_cputimer_div = 0;
300 }
301
302 /*
303  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
304  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
305  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
306  *
307  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
308  */
309 static void
310 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
311 {
312     __uint16_t count;
313
314     if (i8254_cputimer_div)
315         reload /= i8254_cputimer_div;
316     else
317         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
318
319     if ((int)reload < 2)
320         reload = 2;
321
322     clock_lock();
323     if (timer0_running) {
324         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
325         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
326         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
327         if (reload < count) {
328             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
329             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
330             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
331         }
332     } else {
333         timer0_running = 1;
334         if (reload > 0xFFFF)
335             reload = 0;         /* full count */
336         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
337         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
338         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
339     }
340     clock_unlock();
341 }
342
343 /*
344  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
345  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
346  *                     but do a thread switch in the loop
347  *
348  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
349  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
350  */
351 static void
352 DODELAY(int n, int doswitch)
353 {
354         ssysclock_t delta, ticks_left;
355         sysclock_t prev_tick, tick;
356
357 #ifdef DELAYDEBUG
358         int getit_calls = 1;
359         int n1;
360         static int state = 0;
361
362         if (state == 0) {
363                 state = 1;
364                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
365                         DELAY(n1);
366                 state = 2;
367         }
368         if (state == 1)
369                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
370 #endif
371         /*
372          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
373          * early for console i/o.
374          */
375         if (timer0_state == RELEASED)
376                 i8254_restore();
377
378         /*
379          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
380          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
381          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
382          * number of microseconds.
383          */
384         prev_tick = sys_cputimer->count();
385         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
386                      1000000;
387
388         /*
389          * Loop until done.
390          */
391         while (ticks_left > 0) {
392                 tick = sys_cputimer->count();
393 #ifdef DELAYDEBUG
394                 ++getit_calls;
395 #endif
396                 delta = tick - prev_tick;
397                 prev_tick = tick;
398                 if (delta < 0)
399                         delta = 0;
400                 ticks_left -= delta;
401                 if (doswitch && ticks_left > 0)
402                         lwkt_switch();
403                 cpu_pause();
404         }
405 #ifdef DELAYDEBUG
406         if (state == 1)
407                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
408                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
409 #endif
410 }
411
412 /*
413  * DELAY() never switches.
414  */
415 void
416 DELAY(int n)
417 {
418         DODELAY(n, 0);
419 }
420
421 /*
422  * Returns non-zero if the specified time period has elapsed.  Call
423  * first with last_clock set to 0.
424  */
425 int
426 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
427 {
428         sysclock_t delta;
429         int us;
430
431         if (tdd->started == 0) {
432                 if (timer0_state == RELEASED)
433                         i8254_restore();
434                 tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
435                 tdd->started = 1;
436                 return(0);
437         }
438         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
439         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
440              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
441         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
442                            1000000;
443         tdd->us -= us;
444         return (tdd->us < 0);
445 }
446
447
448 /*
449  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
450  * from a hard interrupt.
451  */
452 void
453 DRIVERSLEEP(int usec)
454 {
455         globaldata_t gd = mycpu;
456
457         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks) {
458                 DODELAY(usec, 0);
459         } else {
460                 DODELAY(usec, 1);
461         }
462 }
463
464 static void
465 sysbeepstop(void *chan)
466 {
467         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
468         beeping = 0;
469         release_timer2();
470 }
471
472 int
473 sysbeep(int pitch, int period)
474 {
475         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
476                 return(-1);
477         if (sysbeep_enable == 0)
478                 return(-1);
479         /*
480          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
481          */
482         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
483         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
484         if (!beeping) {
485                 /* enable counter2 output to speaker */
486                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
487                 beeping = period;
488                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
489         }
490         return (0);
491 }
492
493 /*
494  * RTC support routines
495  */
496
497 int
498 rtcin(int reg)
499 {
500         u_char val;
501
502         crit_enter();
503         outb(IO_RTC, reg);
504         inb(0x84);
505         val = inb(IO_RTC + 1);
506         inb(0x84);
507         crit_exit();
508         return (val);
509 }
510
511 static __inline void
512 writertc(u_char reg, u_char val)
513 {
514         crit_enter();
515         inb(0x84);
516         outb(IO_RTC, reg);
517         inb(0x84);
518         outb(IO_RTC + 1, val);
519         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
520         crit_exit();
521 }
522
523 static __inline int
524 readrtc(int port)
525 {
526         return(bcd2bin(rtcin(port)));
527 }
528
529 static u_int
530 calibrate_clocks(void)
531 {
532         u_int64_t old_tsc;
533         u_int tot_count;
534         sysclock_t count, prev_count;
535         int sec, start_sec, timeout;
536
537         if (bootverbose)
538                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
539         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
540                 goto fail;
541         timeout = 100000000;
542
543         /* Read the mc146818A seconds counter. */
544         for (;;) {
545                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
546                         sec = rtcin(RTC_SEC);
547                         break;
548                 }
549                 if (--timeout == 0)
550                         goto fail;
551         }
552
553         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
554         start_sec = sec;
555         for (;;) {
556                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
557                         sec = rtcin(RTC_SEC);
558                         if (sec != start_sec)
559                                 break;
560                 }
561                 if (--timeout == 0)
562                         goto fail;
563         }
564
565         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
566         prev_count = sys_cputimer->count();
567         tot_count = 0;
568
569         if (tsc_present) 
570                 old_tsc = rdtsc();
571         else
572                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
573
574         /*
575          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
576          * counter for each iteration since this is convenient and only
577          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
578          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
579          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
580          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
581          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
582          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
583          */
584         start_sec = sec;
585         for (;;) {
586                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
587                         sec = rtcin(RTC_SEC);
588                 count = sys_cputimer->count();
589                 tot_count += (int)(count - prev_count);
590                 prev_count = count;
591                 if (sec != start_sec)
592                         break;
593                 if (--timeout == 0)
594                         goto fail;
595         }
596
597         /*
598          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
599          * similar to those for the i8254 clock.
600          */
601         if (tsc_present) {
602                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
603         }
604
605         if (tsc_present)
606                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", (long long)tsc_frequency);
607         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
608         return (tot_count);
609
610 fail:
611         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
612                 i8254_cputimer.freq);
613         return (i8254_cputimer.freq);
614 }
615
616 static void
617 i8254_restore(void)
618 {
619         timer0_state = ACQUIRED;
620
621         clock_lock();
622
623         /*
624          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
625          */
626         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
627         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
628         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
629         clock_unlock();
630
631         if (!i8254_nointr) {
632                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
633                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
634         }
635
636         /*
637          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
638          * has not been selected.
639          */
640         cputimer_register(&i8254_cputimer);
641         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
642 }
643
644 static void
645 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
646 {
647         int which;
648
649         /*
650          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
651          */
652         which = 0;
653         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
654         if (which != 1 && which != 2)
655                 which = 2;
656
657         switch(which) {
658         case 1:
659                 timer->name = "i8254_timer1";
660                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
661                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
662                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
663                 timer1_state = ACQUIRED;
664                 break;
665         case 2:
666                 timer->name = "i8254_timer2";
667                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
668                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
669                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
670                 timer2_state = ACQUIRED;
671                 break;
672         }
673
674         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
675
676         clock_lock();
677         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
678         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
679         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
680         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
681         clock_unlock();
682 }
683
684 static void
685 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
686 {
687         switch(timer->type) {
688         case CPUTIMER_8254_SEL1:
689             timer1_state = RELEASED;
690             break;
691         case CPUTIMER_8254_SEL2:
692             timer2_state = RELEASED;
693             break;
694         default:
695             break;
696         }
697         timer->type = 0;
698 }
699
700 static void
701 rtc_restore(void)
702 {
703         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
704         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
705         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
706         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
707 }
708
709 /*
710  * Restore all the timers.
711  *
712  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
713  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also 
714  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
715  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
716  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
717  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
718  */
719 void
720 timer_restore(void)
721 {
722         crit_enter();
723         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
724         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
725         crit_exit();
726 }
727
728 /*
729  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
730  */
731 void
732 startrtclock(void)
733 {
734         u_int delta, freq;
735
736         /* 
737          * Can we use the TSC?
738          */
739         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
740                 tsc_present = 1;
741         else
742                 tsc_present = 0;
743
744         /*
745          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
746          */
747         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
748         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
749
750         /*
751          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
752          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
753          *
754          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
755          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
756          * for our counting.
757          */
758         i8254_restore();
759         freq = calibrate_clocks();
760 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
761         if (bootverbose) {
762                 kprintf(
763                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
764                 while (cncheckc() == -1)
765                         calibrate_clocks();
766         }
767 #endif
768
769         /*
770          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
771          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
772          * frequency.
773          */
774         delta = freq > i8254_cputimer.freq ? 
775                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
776         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
777 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
778                 if (bootverbose)
779                         kprintf(
780 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
781                 freq = i8254_cputimer.freq;
782 #endif
783                 /*
784                  * NOTE:
785                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
786                  * before we change the cuptimer's frequency.
787                  */
788                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
789                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
790         } else {
791                 if (bootverbose)
792                         kprintf(
793                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
794                                freq, i8254_cputimer.freq);
795                 tsc_frequency = 0;
796         }
797
798 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
799         if (tsc_frequency != 0) {
800                 if (bootverbose)
801                         kprintf(
802 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
803                 tsc_frequency = 0;
804         }
805 #endif
806         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
807                 /*
808                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
809                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
810                  * to the i8254 clock.
811                  */
812                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
813
814                 DELAY(1000000);
815                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
816 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
817                 if (bootverbose) {
818                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
819                                 tsc_frequency);
820                 }
821 #endif
822         }
823
824         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
825 }
826
827 /*
828  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
829  * we have already loaded it and have not crashed.
830  */
831 static void
832 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
833 {
834         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
835                 resettodr();
836         }
837 }
838
839 /*
840  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
841  * from a filesystem.
842  */
843 void
844 inittodr(time_t base)
845 {
846         unsigned long   sec, days;
847         int             year, month;
848         int             y, m;
849         struct timespec ts;
850
851         if (base) {
852                 ts.tv_sec = base;
853                 ts.tv_nsec = 0;
854                 set_timeofday(&ts);
855         }
856
857         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
858         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
859                 goto wrong_time;
860
861         /* wait for time update to complete */
862         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
863         crit_enter();
864         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
865                 crit_exit();
866                 crit_enter();
867         }
868
869         days = 0;
870 #ifdef USE_RTC_CENTURY
871         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
872 #else
873         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
874         if (year < 1970)
875                 year += 100;
876 #endif
877         if (year < 1970) {
878                 crit_exit();
879                 goto wrong_time;
880         }
881         month = readrtc(RTC_MONTH);
882         for (m = 1; m < month; m++)
883                 days += daysinmonth[m-1];
884         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
885                 days ++;
886         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
887         for (y = 1970; y < year; y++)
888                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
889         sec = ((( days * 24 +
890                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
891                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
892                   readrtc(RTC_SEC));
893         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
894            in the local time zone */
895
896         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
897
898         y = time_second - sec;
899         if (y <= -2 || y >= 2) {
900                 /* badly off, adjust it */
901                 ts.tv_sec = sec;
902                 ts.tv_nsec = 0;
903                 set_timeofday(&ts);
904         }
905         rtc_loaded = 1;
906         crit_exit();
907         return;
908
909 wrong_time:
910         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
911         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
912 }
913
914 /*
915  * Write system time back to RTC
916  */
917 void
918 resettodr(void)
919 {
920         struct timeval tv;
921         unsigned long tm;
922         int m;
923         int y;
924
925         if (disable_rtc_set)
926                 return;
927
928         microtime(&tv);
929         tm = tv.tv_sec;
930
931         crit_enter();
932         /* Disable RTC updates and interrupts. */
933         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
934
935         /* Calculate local time to put in RTC */
936
937         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
938
939         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
940         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
941         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
942
943         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
944         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
945         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
946              tm >= m;
947              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
948              tm -= m;
949
950         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
951         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
952 #ifdef USE_RTC_CENTURY
953         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
954 #endif
955         for (m = 0; ; m++) {
956                 int ml;
957
958                 ml = daysinmonth[m];
959                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
960                         ml++;
961                 if (tm < ml)
962                         break;
963                 tm -= ml;
964         }
965
966         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
967         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
968
969         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
970         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
971         crit_exit();
972 }
973
974 static int
975 i8254_ioapic_trial(int irq, struct cputimer_intr *cti)
976 {
977         sysclock_t base;
978         long lastcnt;
979
980         /*
981          * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
982          * so make sure it is.
983          */
984         KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
985         KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
986
987         lastcnt = get_interrupt_counter(irq, mycpuid);
988
989         /*
990          * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
991          * it to happen, then see if we got it.
992          */
993         kprintf("IOAPIC: testing 8254 interrupt delivery\n");
994
995         i8254_intr_reload(cti, 2);
996         base = sys_cputimer->count();
997         while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
998                 ; /* nothing */
999
1000         if (get_interrupt_counter(irq, mycpuid) - lastcnt == 0)
1001                 return ENOENT;
1002         return 0;
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1007  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1008  * interrupts.
1009  */
1010 static void
1011 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1012 {
1013         void *clkdesc = NULL;
1014         int irq = 0, mixed_mode = 0, error;
1015
1016         KKASSERT(mycpuid == 0);
1017         callout_init_mp(&sysbeepstop_ch);
1018
1019         if (!selected && i8254_intr_disable)
1020                 goto nointr;
1021
1022         /*
1023          * The stat interrupt mask is different without the
1024          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1025          * flag which would normally cause the RTC to generate
1026          * interrupts.
1027          */
1028         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1029
1030         /* Finish initializing 8254 timer 0. */
1031         if (ioapic_enable) {
1032                 irq = machintr_legacy_intr_find(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1033                         INTR_POLARITY_HIGH);
1034                 if (irq < 0) {
1035 mixed_mode_setup:
1036                         error = ioapic_conf_legacy_extint(0);
1037                         if (!error) {
1038                                 irq = machintr_legacy_intr_find(0,
1039                                     INTR_TRIGGER_EDGE, INTR_POLARITY_HIGH);
1040                                 if (irq < 0)
1041                                         error = ENOENT;
1042                         }
1043
1044                         if (error) {
1045                                 if (!selected) {
1046                                         kprintf("IOAPIC: setup mixed mode for "
1047                                                 "irq 0 failed: %d\n", error);
1048                                         goto nointr;
1049                                 } else {
1050                                         panic("IOAPIC: setup mixed mode for "
1051                                               "irq 0 failed: %d\n", error);
1052                                 }
1053                         }
1054                         mixed_mode = 1;
1055                 }
1056                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1057                                        NULL,
1058                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1059                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1060                                        INTR_NOENTROPY, 0);
1061         } else {
1062                 register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1063                              INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1064                              INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1065                              INTR_NOENTROPY, 0);
1066         }
1067
1068         /* Initialize RTC. */
1069         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1070         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1071
1072         if (ioapic_enable) {
1073                 error = i8254_ioapic_trial(irq, cti);
1074                 if (error) {
1075                         if (mixed_mode) {
1076                                 if (!selected) {
1077                                         kprintf("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1078                                                 "trial failed: %d\n",
1079                                                 irq, error);
1080                                         goto nointr;
1081                                 } else {
1082                                         panic("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1083                                               "trial failed: %d\n", irq, error);
1084                                 }
1085                         } else {
1086                                 kprintf("IOAPIC: warning 8254 is not connected "
1087                                         "to the correct pin, try mixed mode\n");
1088                                 unregister_int(clkdesc, 0);
1089                                 goto mixed_mode_setup;
1090                         }
1091                 }
1092         }
1093         return;
1094
1095 nointr:
1096         i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1097         cputimer_intr_deregister(cti);
1098 }
1099
1100 void
1101 setstatclockrate(int newhz)
1102 {
1103         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1104                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1105         else
1106                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1107         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1108 }
1109
1110 #if 0
1111 static unsigned
1112 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1113 {
1114         return (rdtsc());
1115 }
1116 #endif
1117
1118 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1119 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1120 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1121 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1122         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1123 void  
1124 _TSTMP(u_int32_t x)
1125 {
1126         static int i;
1127
1128         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1129         tsc[i+1] = x;
1130         i = i + 2;
1131         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1132                 i = 0;
1133         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1134 }
1135 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1136
1137 /*
1138  *
1139  */
1140
1141 static int
1142 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1143 {
1144     sysclock_t count;
1145     __uint64_t tscval;
1146     char buf[32];
1147
1148     crit_enter();
1149     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1150         count = sys_cputimer->count();
1151     else
1152         count = 0;
1153     if (tsc_present)
1154         tscval = rdtsc();
1155     else
1156         tscval = 0;
1157     crit_exit();
1158     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1159     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1160 }
1161
1162 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1163 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1164             "frequency");
1165 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1166             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1167
1168 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1169             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1170 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1171             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1172