kernel - 64-bit memory & ncpus work
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * William Jolitz.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
20  *    must display the following acknowledgement:
21  *      This product includes software developed by the University of
22  *      California, Berkeley and its contributors.
23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
41  */
42
43 //#include "use_npx.h"
44 #include "use_isa.h"
45 #include "opt_atalk.h"
46 #include "opt_compat.h"
47 #include "opt_cpu.h"
48 #include "opt_ddb.h"
49 #include "opt_directio.h"
50 #include "opt_inet.h"
51 #include "opt_ipx.h"
52 #include "opt_msgbuf.h"
53 #include "opt_swap.h"
54 #include "opt_apic.h"
55
56 #include <sys/param.h>
57 #include <sys/systm.h>
58 #include <sys/sysproto.h>
59 #include <sys/signalvar.h>
60 #include <sys/kernel.h>
61 #include <sys/linker.h>
62 #include <sys/malloc.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/priv.h>
65 #include <sys/buf.h>
66 #include <sys/reboot.h>
67 #include <sys/mbuf.h>
68 #include <sys/msgbuf.h>
69 #include <sys/sysent.h>
70 #include <sys/sysctl.h>
71 #include <sys/vmmeter.h>
72 #include <sys/bus.h>
73 #include <sys/upcall.h>
74 #include <sys/usched.h>
75 #include <sys/reg.h>
76
77 #include <vm/vm.h>
78 #include <vm/vm_param.h>
79 #include <sys/lock.h>
80 #include <vm/vm_kern.h>
81 #include <vm/vm_object.h>
82 #include <vm/vm_page.h>
83 #include <vm/vm_map.h>
84 #include <vm/vm_pager.h>
85 #include <vm/vm_extern.h>
86
87 #include <sys/thread2.h>
88 #include <sys/mplock2.h>
89
90 #include <sys/user.h>
91 #include <sys/exec.h>
92 #include <sys/cons.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #include <machine/cpu.h>
97 #include <machine/clock.h>
98 #include <machine/specialreg.h>
99 #if JG
100 #include <machine/bootinfo.h>
101 #endif
102 #include <machine/md_var.h>
103 #include <machine/metadata.h>
104 #include <machine/pc/bios.h>
105 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
106 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
107 #include <machine/smp.h>
108 #ifdef PERFMON
109 #include <machine/perfmon.h>
110 #endif
111 #include <machine/cputypes.h>
112
113 #ifdef OLD_BUS_ARCH
114 #include <bus/isa/isa_device.h>
115 #endif
116 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
117 #include <bus/isa/rtc.h>
118 #include <sys/random.h>
119 #include <sys/ptrace.h>
120 #include <machine/sigframe.h>
121
122 #include <sys/machintr.h>
123
124 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
125
126 extern void init386(int first);
127 extern void dblfault_handler(void);
128 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
129
130 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
131 extern void identify_cpu(void);
132 #if JG
133 extern void finishidentcpu(void);
134 #endif
135 extern void panicifcpuunsupported(void);
136
137 static void cpu_startup(void *);
138 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
139 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
140 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
141 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
142 #ifdef DIRECTIO
143 extern void ffs_rawread_setup(void);
144 #endif /* DIRECTIO */
145 static void init_locks(void);
146
147 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
148
149 #ifdef DDB
150 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
151 #endif
152
153 uint64_t SMPptpa;
154 pt_entry_t *SMPpt;
155
156
157 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU];
158
159 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
160 u_long  atdevbase;
161 #ifdef SMP
162 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
163 #else
164 int64_t tsc_offsets[1];
165 #endif
166
167 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
168 extern int swtch_optim_stats;
169 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
170         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
171 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
172         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
173 #endif
174
175 int physmem = 0;
176
177 u_long ebda_addr = 0;
178
179 static int
180 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
181 {
182         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
183         return (error);
184 }
185
186 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
187         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
188
189 static int
190 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
191 {
192         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
193                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
194         return (error);
195 }
196
197 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
198         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
199
200 static int
201 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
202 {
203         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
204                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
205         return (error);
206 }
207
208 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
209         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
210
211 vm_paddr_t Maxmem;
212 vm_paddr_t Realmem;
213
214 /*
215  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
216  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
217  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
218  * PHYSSEG entries.
219  */
220 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
221
222 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
223 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
224
225 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
226 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
227 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
228
229 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
230 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
231 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
232 static struct trapframe proc0_tf;
233
234 static void
235 cpu_startup(void *dummy)
236 {
237         caddr_t v;
238         vm_size_t size = 0;
239         vm_offset_t firstaddr;
240
241         if (boothowto & RB_VERBOSE)
242                 bootverbose++;
243
244         /*
245          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
246          */
247         kprintf("%s", version);
248         startrtclock();
249         printcpuinfo();
250         panicifcpuunsupported();
251 #ifdef PERFMON
252         perfmon_init();
253 #endif
254         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
255                 (intmax_t)Realmem,
256                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
257         /*
258          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
259          */
260         if (bootverbose) {
261                 int indx;
262
263                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
264                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
265                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
266
267                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
268                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
269                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
270                                 (intmax_t)size1,
271                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
272                 }
273         }
274
275         /*
276          * Allocate space for system data structures.
277          * The first available kernel virtual address is in "v".
278          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
279          * As pages of memory are allocated and cleared,
280          * "firstaddr" is incremented.
281          * An index into the kernel page table corresponding to the
282          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
283          */
284
285         /*
286          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
287          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
288          * addresses to the various data structures.
289          */
290         firstaddr = 0;
291 again:
292         v = (caddr_t)firstaddr;
293
294 #define valloc(name, type, num) \
295             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
296 #define valloclim(name, type, num, lim) \
297             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
298
299         /*
300          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
301          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
302          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
303          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
304          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
305          * maxbcache bytes.
306          *
307          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
308          */
309         if (nbuf == 0) {
310                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
311                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
312
313                 nbuf = 50;
314                 if (kbytes > 4096)
315                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
316                 if (kbytes > 65536)
317                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
318                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
319                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
320         }
321
322         /*
323          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
324          * kernel_map.
325          */
326         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
327                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
328                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
329         }
330
331         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
332 #ifdef NSWBUF_MIN
333         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
334                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
335 #endif
336 #ifdef DIRECTIO
337         ffs_rawread_setup();
338 #endif
339
340         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
341         valloc(buf, struct buf, nbuf);
342
343         /*
344          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
345          */
346         if (firstaddr == 0) {
347                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
348                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
349                 if (firstaddr == 0)
350                         panic("startup: no room for tables");
351                 goto again;
352         }
353
354         /*
355          * End of second pass, addresses have been assigned
356          */
357         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
358                 panic("startup: table size inconsistency");
359
360         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
361                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
362         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
363                       (nbuf*BKVASIZE));
364         buffer_map.system_map = 1;
365         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
366                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
367         pager_map.system_map = 1;
368
369 #if defined(USERCONFIG)
370         userconfig();
371         cninit();               /* the preferred console may have changed */
372 #endif
373
374         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
375                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count),
376                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024 / 1024);
377
378         /*
379          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
380          */
381         bufinit();
382         vm_pager_bufferinit();
383
384 #ifdef SMP
385         /*
386          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
387          */
388         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
389         mp_announce();
390 #endif  /* SMP */
391         cpu_setregs();
392 }
393
394 /*
395  * Send an interrupt to process.
396  *
397  * Stack is set up to allow sigcode stored
398  * at top to call routine, followed by kcall
399  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
400  * resets the signal mask, the stack, and the
401  * frame pointer, it returns to the user
402  * specified pc, psl.
403  */
404 void
405 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
406 {
407         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
408         struct proc *p = lp->lwp_proc;
409         struct trapframe *regs;
410         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
411         struct sigframe sf, *sfp;
412         int oonstack;
413         char *sp;
414
415         regs = lp->lwp_md.md_regs;
416         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
417
418         /* Save user context */
419         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
420         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
421         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
422         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
423         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
424         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
425
426         /* Make the size of the saved context visible to userland */
427         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
428
429         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
430         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
431                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
432
433         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
434         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
435             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
436                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
437                               sizeof(struct sigframe));
438                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
439         } else {
440                 /* We take red zone into account */
441                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
442         }
443
444         /* Align to 16 bytes */
445         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
446
447         /* Translate the signal is appropriate */
448         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
449                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
450                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
451         }
452
453         /*
454          * Build the argument list for the signal handler.
455          *
456          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
457          */
458         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
459         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
460
461         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
462                 /*
463                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
464                  *
465                  * action(signo, siginfo, ucontext)
466                  */
467                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
468                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
469                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
470
471                 /* fill siginfo structure */
472                 sf.sf_si.si_signo = sig;
473                 sf.sf_si.si_code = code;
474                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
475         } else {
476                 /*
477                  * Old FreeBSD-style arguments.
478                  *
479                  * handler (signo, code, [uc], addr)
480                  */
481                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
482                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
483                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
484         }
485
486         /*
487          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
488          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
489          * eflags.
490          */
491 #if JG
492         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
493                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
494                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
495
496                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
497                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
498                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
499                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
500
501                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
502                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
503                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
504                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
505
506                 /*
507                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
508                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
509                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
510                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
511                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
512                  */
513                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
514         }
515 #endif
516
517         /*
518          * Save the FPU state and reinit the FP unit
519          */
520         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
521
522         /*
523          * Copy the sigframe out to the user's stack.
524          */
525         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
526                 /*
527                  * Something is wrong with the stack pointer.
528                  * ...Kill the process.
529                  */
530                 sigexit(lp, SIGILL);
531         }
532
533         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
534         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
535
536         /*
537          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
538          * on function entry
539          */
540         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
541
542         /*
543          * 64 bit mode has a code and stack selector but
544          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
545          * stored in-context.
546          */
547         regs->tf_cs = _ucodesel;
548         regs->tf_ss = _udatasel;
549 }
550
551 /*
552  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
553  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
554  * issue.
555  *
556  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
557  * bad idea?
558  */
559 int
560 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
561 {
562         frame->tf_cs = _ucodesel;
563         frame->tf_ss = _udatasel;
564         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
565         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
566         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
567
568         return(0);
569 }
570
571 /*
572  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
573  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
574  */
575 int
576 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
577 {
578         return(0);
579 }
580
581 /*
582  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
583  *
584  * System call to cleanup state after a signal
585  * has been taken.  Reset signal mask and
586  * stack state from context left by sendsig (above).
587  * Return to previous pc and psl as specified by
588  * context left by sendsig. Check carefully to
589  * make sure that the user has not modified the
590  * state to gain improper privileges.
591  *
592  * MPSAFE
593  */
594 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
595 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
596
597 int
598 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
599 {
600         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
601         struct proc *p = lp->lwp_proc;
602         struct trapframe *regs;
603         ucontext_t uc;
604         ucontext_t *ucp;
605         register_t rflags;
606         int cs;
607         int error;
608
609         /*
610          * We have to copy the information into kernel space so userland
611          * can't modify it while we are sniffing it.
612          */
613         regs = lp->lwp_md.md_regs;
614         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
615         if (error)
616                 return (error);
617         ucp = &uc;
618         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
619
620         /* VM (8086) mode not supported */
621         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
622
623 #if JG
624         if (eflags & PSL_VM) {
625                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
626                 struct vm86_kernel *vm86;
627
628                 /*
629                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
630                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
631                  */
632                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
633                         return (EINVAL);
634                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
635                 if (vm86->vm86_inited == 0)
636                         return (EINVAL);
637
638                 /* go back to user mode if both flags are set */
639                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
640                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
641
642                 if (vm86->vm86_has_vme) {
643                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
644                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
645                 } else {
646                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
647                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
648                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
649                 }
650                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
651                 tf->tf_eflags = eflags;
652                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
653                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
654                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
655                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
656                 tf->tf_ds = _udatasel;
657                 tf->tf_es = _udatasel;
658                 tf->tf_fs = _udatasel;
659                 tf->tf_gs = _udatasel;
660         } else
661 #endif
662         {
663                 /*
664                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
665                  */
666                 /*
667                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
668                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
669                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
670                  * the signal context during signal handling and there is no
671                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
672                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
673                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
674                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
675                  */
676                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
677                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
678                         return(EINVAL);
679                 }
680
681                 /*
682                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
683                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
684                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
685                  */
686                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
687                 if (!CS_SECURE(cs)) {
688                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
689                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
690                         return(EINVAL);
691                 }
692                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
693         }
694
695         /*
696          * Restore the FPU state from the frame
697          */
698         crit_enter();
699         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
700
701         /*
702          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
703          * semantics against system calls.
704          */
705         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
706                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
707
708         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
709                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
710         else
711                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
712
713         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
714         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
715         crit_exit();
716         return(EJUSTRETURN);
717 }
718
719 /*
720  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
721  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
722  * already been pushed on the stack.
723  */
724 struct upc_frame {
725         register_t      rax;
726         register_t      rcx;
727         register_t      rdx;
728         register_t      flags;
729         register_t      oldip;
730 };
731
732 void
733 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
734 {
735         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
736         struct trapframe *regs;
737         struct upcall upcall;
738         struct upc_frame upc_frame;
739         int     crit_count = 0;
740
741         /*
742          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
743          * context, switch back to the virtual kernel context before
744          * trying to post the signal.
745          */
746         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
747                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
748                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
749         }
750
751         /*
752          * Get the upcall data structure
753          */
754         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
755             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
756         ) {
757                 vu->vu_pending = 0;
758                 kprintf("bad upcall address\n");
759                 return;
760         }
761
762         /*
763          * If the data structure is already marked pending or has a critical
764          * section count, mark the data structure as pending and return 
765          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
766          */
767         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
768                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
769                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
770                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
771                                 sizeof(upcall.upc_pending));
772                 }
773                 return;
774         }
775
776         /*
777          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
778          *
779          * Bump our critical section count and set or clear the
780          * user pending flag depending on whether more upcalls are
781          * pending.  The user will be responsible for calling 
782          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
783          */
784         vu->vu_pending = 0;
785         upcall.upc_pending = morepending;
786         ++crit_count;
787         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
788                 sizeof(upcall.upc_pending));
789         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
790                 sizeof(int));
791
792         /*
793          * Construct a stack frame and issue the upcall
794          */
795         regs = lp->lwp_md.md_regs;
796         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
797         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
798         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
799         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
800         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
801         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
802             sizeof(upc_frame)) != 0) {
803                 kprintf("bad stack on upcall\n");
804         } else {
805                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
806                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
807                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
808                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
809                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
810         }
811 }
812
813 /*
814  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
815  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
816  * being overwritten by the syscall return value.
817  *
818  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
819  * and the function pointer in %eax.  
820  */
821 int
822 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
823 {
824         struct upc_frame upc_frame;
825         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
826         struct trapframe *regs;
827         int error;
828         struct upcall upcall;
829         int crit_count;
830
831         regs = lp->lwp_md.md_regs;
832
833         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
834         if (error == 0) {
835             if (vu) {
836                 /*
837                  * This jumps us to the next ready context.
838                  */
839                 vu->vu_pending = 0;
840                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
841                 crit_count = 0;
842                 if (error == 0)
843                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
844                 ++crit_count;
845                 if (error == 0)
846                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
847                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
848                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
849                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
850                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
851                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
852             } else {
853                 /*
854                  * This returns us to the originally interrupted code.
855                  */
856                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
857                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
858                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
859                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
860                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
861                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
862                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
863                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
864             }
865         }
866         if (error == 0)
867                 error = EJUSTRETURN;
868         return(error);
869 }
870
871 /*
872  * Machine dependent boot() routine
873  *
874  * I haven't seen anything to put here yet
875  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
876  */
877 void
878 cpu_boot(int howto)
879 {
880 }
881
882 /*
883  * Shutdown the CPU as much as possible
884  */
885 void
886 cpu_halt(void)
887 {
888         for (;;)
889                 __asm__ __volatile("hlt");
890 }
891
892 /*
893  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
894  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
895  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
896  *
897  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
898  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
899  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
900  * critical section.
901  *
902  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
903  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
904  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
905  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
906  *
907  * NOTE: cpu_idle_hlt again defaults to 2 (use ACPI sleep states).  Set to
908  *       1 to just use hlt and for debugging purposes.
909  */
910 static int      cpu_idle_hlt = 2;
911 static int      cpu_idle_hltcnt;
912 static int      cpu_idle_spincnt;
913 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
914     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
915 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
916     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
917 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
918     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
919
920 static void
921 cpu_idle_default_hook(void)
922 {
923         /*
924          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
925          * following the sti.
926          */
927         __asm __volatile("sti; hlt");
928 }
929
930 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
931 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
932
933 void
934 cpu_idle(void)
935 {
936         struct thread *td = curthread;
937
938         crit_exit();
939         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
940         for (;;) {
941                 /*
942                  * See if there are any LWKTs ready to go.
943                  */
944                 lwkt_switch();
945
946                 /*
947                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
948                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
949                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
950                  */
951                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
952                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
953                         __asm __volatile("cli");
954                         splz();
955                         if (!lwkt_runnable()) {
956                                 if (cpu_idle_hlt == 1)
957                                         cpu_idle_default_hook();
958                                 else
959                                         cpu_idle_hook();
960                         }
961 #ifdef SMP
962                         else
963                                 handle_cpu_contention_mask();
964 #endif
965                         __asm __volatile("sti");
966                         ++cpu_idle_hltcnt;
967                 } else {
968                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
969                         splz();
970 #ifdef SMP
971                         __asm __volatile("sti");
972                         handle_cpu_contention_mask();
973 #else
974                         __asm __volatile("sti");
975 #endif
976                         ++cpu_idle_spincnt;
977                 }
978         }
979 }
980
981 #ifdef SMP
982
983 /*
984  * This routine is called when the only runnable threads require
985  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
986  * we let the scheduler spin.
987  */
988 void
989 handle_cpu_contention_mask(void)
990 {
991         cpumask_t mask;
992
993         mask = cpu_contention_mask;
994         cpu_ccfence();
995         if (mask && bsfl(mask) != mycpu->gd_cpuid)
996                 DELAY(2);
997 }
998
999 /*
1000  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1001  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1002  * we let it spin.
1003  */
1004 void
1005 cpu_spinlock_contested(void)
1006 {
1007         cpu_pause();
1008 }
1009
1010 #endif
1011
1012 /*
1013  * Clear registers on exec
1014  */
1015 void
1016 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1017 {
1018         struct thread *td = curthread;
1019         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1020         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1021         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1022
1023         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1024         user_ldt_free(pcb);
1025   
1026         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1027         regs->tf_rip = entry;
1028         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1029         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1030         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1031         regs->tf_ss = _udatasel;
1032         regs->tf_cs = _ucodesel;
1033         regs->tf_rbx = ps_strings;
1034
1035         /*
1036          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1037          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1038          */
1039         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1040                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1041                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1042                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1043                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1044                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1045                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1046                 if (pcb == td->td_pcb) {
1047                         /*
1048                          * Clear the debug registers on the running
1049                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1050                          * the next process we switch to.
1051                          */
1052                         reset_dbregs();
1053                 }
1054                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1055         }
1056
1057         /*
1058          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1059          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1060          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1061          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1062          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1063          */
1064         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1065
1066         /*
1067          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1068          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1069          *       may panic in npxdna().
1070          */
1071         crit_enter();
1072         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1073
1074         /*
1075          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1076          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1077          *       code knows what the current MSR values are.
1078          */
1079         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1080         pcb->pcb_gsbase = 0;
1081         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1082         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1083         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1084         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1085
1086         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1087         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1088         crit_exit();
1089
1090         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1091         pcb->pcb_es = _udatasel;
1092         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1093         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1094 }
1095
1096 void
1097 cpu_setregs(void)
1098 {
1099         register_t cr0;
1100
1101         cr0 = rcr0();
1102         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1103         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1104         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1105         load_cr0(cr0);
1106         load_gs(_udatasel);
1107 }
1108
1109 static int
1110 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1111 {
1112         int error;
1113         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1114                 req);
1115         if (!error && req->newptr)
1116                 resettodr();
1117         return (error);
1118 }
1119
1120 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1121         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1122
1123 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1124         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1125
1126 #if JG
1127 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1128         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1129 #endif
1130
1131 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1132         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1133
1134 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1135 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1136         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1137
1138 /*
1139  * Initialize 386 and configure to run kernel
1140  */
1141
1142 /*
1143  * Initialize segments & interrupt table
1144  */
1145
1146 int _default_ldt;
1147 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1148 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1149 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1150 #if JG
1151 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1152 #endif
1153
1154 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1155 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1156
1157 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1158 extern int has_f00f_bug;
1159 #endif
1160
1161 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1162 void *proc0paddr;
1163 /* JG alignment? */
1164 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1165
1166
1167 /* software prototypes -- in more palatable form */
1168 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1169 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1170 {       0x0,                    /* segment base address  */
1171         0x0,                    /* length */
1172         0,                      /* segment type */
1173         0,                      /* segment descriptor priority level */
1174         0,                      /* segment descriptor present */
1175         0,                      /* long */
1176         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1177         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1178 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1179 {       0x0,                    /* segment base address  */
1180         0xfffff,                /* length - all address space */
1181         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1182         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1183         1,                      /* segment descriptor present */
1184         1,                      /* long */
1185         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1186         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1187 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1188 {       0x0,                    /* segment base address  */
1189         0xfffff,                /* length - all address space */
1190         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1191         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1192         1,                      /* segment descriptor present */
1193         1,                      /* long */
1194         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1195         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1196 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1197 {       0x0,                    /* segment base address  */
1198         0xfffff,                /* length - all address space */
1199         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1200         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1201         1,                      /* segment descriptor present */
1202         0,                      /* long */
1203         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1204         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1205 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1206 {       0x0,                    /* segment base address  */
1207         0xfffff,                /* length - all address space */
1208         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1209         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1210         1,                      /* segment descriptor present */
1211         0,                      /* long */
1212         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1213         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1214 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1215 {       0x0,                    /* segment base address  */
1216         0xfffff,                /* length - all address space */
1217         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1218         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1219         1,                      /* segment descriptor present */
1220         1,                      /* long */
1221         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1222         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1223 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1224 {
1225         0x0,                    /* segment base address */
1226         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1227         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1228         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1229         1,                      /* segment descriptor present */
1230         0,                      /* long */
1231         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1232         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1233 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1234 {       0x0,                    /* segment base address  */
1235         0x0,                    /* length */
1236         0,                      /* segment type */
1237         0,                      /* segment descriptor priority level */
1238         0,                      /* segment descriptor present */
1239         0,                      /* long */
1240         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1241         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1242 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1243 {       0x0,                    /* segment base address  */
1244         0xfffff,                /* length - all address space */
1245         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1246         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1247         1,                      /* segment descriptor present */
1248         0,                      /* long */
1249         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1250         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1251 };
1252
1253 void
1254 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1255 {
1256         struct gate_descriptor *ip;
1257
1258         ip = idt + idx;
1259         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1260         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1261         ip->gd_ist = ist;
1262         ip->gd_xx = 0;
1263         ip->gd_type = typ;
1264         ip->gd_dpl = dpl;
1265         ip->gd_p = 1;
1266         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1267 }
1268
1269 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1270
1271 extern inthand_t
1272         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1273         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1274         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1275         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1276         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1277         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1278
1279 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1280 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1281 #endif
1282
1283 void
1284 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1285 {
1286         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1287         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1288         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1289         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1290         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1291         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1292         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1293 }
1294
1295 void
1296 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1297 {
1298
1299         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1300         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1301         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1302         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1303         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1304         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1305         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1306         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1307         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1308         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1309 }
1310
1311 void
1312 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1313     struct system_segment_descriptor *sd)
1314 {
1315
1316         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1317         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1318         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1319         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1320         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1321         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1322         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1323         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1324 }
1325
1326 u_int basemem;
1327
1328 /*
1329  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1330  * available physical memory in the system, then test this memory and
1331  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1332  *
1333  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1334  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1335  *
1336  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1337  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1338  *
1339  * XXX first should be vm_paddr_t.
1340  */
1341 static void
1342 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1343 {
1344         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1345         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1346         u_long physmem_tunable;
1347         pt_entry_t *pte;
1348         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1349         u_int32_t smapsize;
1350         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1351
1352         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1353         basemem = 0;
1354         physmap_idx = 0;
1355
1356         /*
1357          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1358          *
1359          * subr_module.c says:
1360          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1361          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1362          */
1363         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1364             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1365         if (smapbase == NULL)
1366                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1367
1368         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1369         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1370
1371         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1372                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1373                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1374                             smap->type, smap->base, smap->length);
1375
1376                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1377                         continue;
1378
1379                 if (smap->length == 0)
1380                         continue;
1381
1382                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1383                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1384                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1385                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1386                                                 "memory region, ignoring "
1387                                                 "second region\n");
1388                                 }
1389                                 continue;
1390                         }
1391                 }
1392                 Realmem += smap->length;
1393
1394                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1395                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1396                         continue;
1397                 }
1398
1399                 physmap_idx += 2;
1400                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1401                         kprintf("Too many segments in the physical "
1402                                 "address map, giving up\n");
1403                         break;
1404                 }
1405                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1406                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1407         }
1408
1409         /*
1410          * Find the 'base memory' segment for SMP
1411          */
1412         basemem = 0;
1413         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1414                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1415                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1416                         break;
1417                 }
1418         }
1419         if (basemem == 0)
1420                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1421
1422 #ifdef SMP
1423         /* make hole for AP bootstrap code */
1424         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1425
1426         /* Save EBDA address, if any */
1427         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1428         ebda_addr <<= 4;
1429 #endif
1430
1431         /*
1432          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1433          * highest page of the physical address space.  It should be
1434          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1435          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1436          */
1437         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1438
1439 #ifdef MAXMEM
1440         Maxmem = MAXMEM / 4;
1441 #endif
1442
1443         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1444                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1445
1446         /*
1447          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1448          * in the system.
1449          */
1450         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1451                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1452
1453         /*
1454          *
1455          */
1456         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1457                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1458                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1459         }
1460
1461         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1462             (boothowto & RB_VERBOSE))
1463                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1464
1465         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1466         pmap_bootstrap(&first);
1467
1468         /*
1469          * Size up each available chunk of physical memory.
1470          */
1471         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1472         pa_indx = 0;
1473         da_indx = 1;
1474         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1475         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1476         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1477         pte = CMAP1;
1478
1479         /*
1480          * Get dcons buffer address
1481          */
1482         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1483             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1484                 dcons_addr = 0;
1485
1486         /*
1487          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1488          * round up the start address and round down the end address.
1489          */
1490         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1491                 vm_paddr_t end;
1492
1493                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1494                 if (physmap[i + 1] < end)
1495                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1496                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1497                         int tmp, page_bad, full;
1498                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1499
1500                         full = FALSE;
1501                         /*
1502                          * block out kernel memory as not available.
1503                          */
1504                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1505                                 goto do_dump_avail;
1506
1507                         /*
1508                          * block out dcons buffer
1509                          */
1510                         if (dcons_addr > 0
1511                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1512                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1513                                 goto do_dump_avail;
1514
1515                         page_bad = FALSE;
1516
1517                         /*
1518                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1519                          */
1520                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1521                         cpu_invltlb();
1522
1523                         tmp = *(int *)ptr;
1524                         /*
1525                          * Test for alternating 1's and 0's
1526                          */
1527                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1528                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1529                                 page_bad = TRUE;
1530                         /*
1531                          * Test for alternating 0's and 1's
1532                          */
1533                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1534                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1535                                 page_bad = TRUE;
1536                         /*
1537                          * Test for all 1's
1538                          */
1539                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1540                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1541                                 page_bad = TRUE;
1542                         /*
1543                          * Test for all 0's
1544                          */
1545                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1546                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1547                                 page_bad = TRUE;
1548                         /*
1549                          * Restore original value.
1550                          */
1551                         *(int *)ptr = tmp;
1552
1553                         /*
1554                          * Adjust array of valid/good pages.
1555                          */
1556                         if (page_bad == TRUE)
1557                                 continue;
1558                         /*
1559                          * If this good page is a continuation of the
1560                          * previous set of good pages, then just increase
1561                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1562                          * Note that "end" points one higher than end,
1563                          * making the range >= start and < end.
1564                          * If we're also doing a speculative memory
1565                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1566                          * so that we keep going. The first bad page
1567                          * will terminate the loop.
1568                          */
1569                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1570                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1571                         } else {
1572                                 pa_indx++;
1573                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1574                                         kprintf(
1575                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1576                                         pa_indx--;
1577                                         full = TRUE;
1578                                         goto do_dump_avail;
1579                                 }
1580                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1581                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1582                         }
1583                         physmem++;
1584 do_dump_avail:
1585                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1586                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1587                         } else {
1588                                 da_indx++;
1589                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1590                                         da_indx--;
1591                                         goto do_next;
1592                                 }
1593                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1594                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1595                         }
1596 do_next:
1597                         if (full)
1598                                 break;
1599                 }
1600         }
1601         *pte = 0;
1602         cpu_invltlb();
1603
1604         /*
1605          * XXX
1606          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1607          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1608          * calculation, etc.).
1609          */
1610         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1611             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1612                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1613                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1614                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1615         }
1616
1617         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1618
1619         /* Trim off space for the message buffer. */
1620         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1621
1622         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1623
1624         /* Map the message buffer. */
1625         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1626                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1627                     off);
1628 }
1629
1630 #ifdef SMP
1631 #ifdef APIC_IO
1632 int apic_io_enable = 1; /* Enabled by default for kernels compiled w/APIC_IO */
1633 #else
1634 int apic_io_enable = 0; /* Disabled by default for kernels compiled without */
1635 #endif
1636 TUNABLE_INT("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1637 extern struct machintr_abi MachIntrABI_APIC;
1638 #endif
1639
1640 extern struct machintr_abi MachIntrABI_ICU;
1641 struct machintr_abi MachIntrABI;
1642
1643 /*
1644  * IDT VECTORS:
1645  *      0       Divide by zero
1646  *      1       Debug
1647  *      2       NMI
1648  *      3       BreakPoint
1649  *      4       OverFlow
1650  *      5       Bound-Range
1651  *      6       Invalid OpCode
1652  *      7       Device Not Available (x87)
1653  *      8       Double-Fault
1654  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1655  *      10      Invalid-TSS
1656  *      11      Segment not present
1657  *      12      Stack
1658  *      13      General Protection
1659  *      14      Page Fault
1660  *      15      Reserved
1661  *      16      x87 FP Exception pending
1662  *      17      Alignment Check
1663  *      18      Machine Check
1664  *      19      SIMD floating point
1665  *      20-31   reserved
1666  *      32-255  INTn/external sources
1667  */
1668 u_int64_t
1669 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1670 {
1671         caddr_t kmdp;
1672         int gsel_tss, x;
1673 #if JG
1674         int metadata_missing, off;
1675 #endif
1676         struct mdglobaldata *gd;
1677         u_int64_t msr;
1678
1679         /*
1680          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1681          */
1682         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1683         bzero(gd, sizeof(*gd));
1684
1685         /*
1686          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1687          * early in the boot sequence because the system assumes
1688          * that 'curthread' is never NULL.
1689          */
1690
1691         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1692         thread0.td_gd = &gd->mi;
1693
1694         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1695
1696 #if JG
1697         metadata_missing = 0;
1698         if (bootinfo.bi_modulep) {
1699                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1700                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1701         } else {
1702                 metadata_missing = 1;
1703         }
1704         if (bootinfo.bi_envp)
1705                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1706 #endif
1707
1708         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1709         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1710         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1711         if (kmdp == NULL)
1712                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1713         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1714         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1715 #ifdef DDB
1716         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1717         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1718 #endif
1719
1720         /*
1721          * Setup MachIntrABI
1722          * XXX: Where is the correct place for it?
1723          */
1724         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1725 #ifdef SMP
1726         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1727         if (apic_io_enable)
1728                 MachIntrABI = MachIntrABI_APIC;
1729 #endif
1730
1731         /*
1732          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1733          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1734          */
1735         ncpus = 1;
1736         ncpus2 = 1;
1737         ncpus_fit = 1;
1738         /* Init basic tunables, hz etc */
1739         init_param1();
1740
1741         /*
1742          * make gdt memory segments
1743          */
1744         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1745                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1746
1747         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1748
1749         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1750                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1751                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1752         }
1753         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1754             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1755
1756         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1757         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1758         lgdt(&r_gdt);
1759
1760         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1761         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1762         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1763
1764         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1765         cpu_gdinit(gd, 0);
1766         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1767         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1768         safepri = TDPRI_MAX;
1769
1770         /* spinlocks and the BGL */
1771         init_locks();
1772
1773         /* exceptions */
1774         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1775                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1776         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1777         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1778         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1779         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1780         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1781         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1782         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1783         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1784         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1785         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1786         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1787         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1788         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1789         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1790         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1791         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1792         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1793         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1794         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1795
1796         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1797         r_idt.rd_base = (long) idt;
1798         lidt(&r_idt);
1799
1800         /*
1801          * Initialize the console before we print anything out.
1802          */
1803         cninit();
1804
1805 #if JG
1806         if (metadata_missing)
1807                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1808 #endif
1809
1810 #if     NISA >0
1811         isa_defaultirq();
1812 #endif
1813         rand_initialize();
1814
1815 #ifdef DDB
1816         kdb_init();
1817         if (boothowto & RB_KDB)
1818                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1819 #endif
1820
1821 #if JG
1822         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1823         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1824         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1825 #endif
1826         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1827         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1828
1829         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1830         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1831                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1832                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1833         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1834         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
1835
1836         /* double fault stack */
1837         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
1838                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
1839                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
1840
1841         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1842         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
1843
1844         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1845         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1846         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1847         ltr(gsel_tss);
1848
1849         /* Set up the fast syscall stuff */
1850         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1851         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1852         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1853         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1854         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1855               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1856         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1857         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1858
1859         getmemsize(kmdp, physfree);
1860         init_param2(physmem);
1861
1862         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1863
1864         /* Map the message buffer. */
1865 #if JG
1866         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1867                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1868 #endif
1869
1870         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1871
1872
1873         /* transfer to user mode */
1874
1875         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1876         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1877         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1878
1879         load_ds(_udatasel);
1880         load_es(_udatasel);
1881         load_fs(_udatasel);
1882
1883         /* setup proc 0's pcb */
1884         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1885         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1886         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1887         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
1888
1889         /* Location of kernel stack for locore */
1890         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1895  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1896  * data space were allocated in locore.
1897  *
1898  * Note: the idlethread's cpl is 0
1899  *
1900  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1901  */
1902 void
1903 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1904 {
1905         if (cpu)
1906                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1907
1908         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1909                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1910                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1911                         0, &gd->mi);
1912         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1913         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1914         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1915         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1916 }
1917
1918 int
1919 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1920 {
1921         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1922             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1923                 return (TRUE);
1924         }
1925         return (FALSE);
1926 }
1927
1928 struct globaldata *
1929 globaldata_find(int cpu)
1930 {
1931         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1932         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1933 }
1934
1935 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1936 static void f00f_hack(void *unused);
1937 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1938
1939 static void
1940 f00f_hack(void *unused) 
1941 {
1942         struct gate_descriptor *new_idt;
1943         vm_offset_t tmp;
1944
1945         if (!has_f00f_bug)
1946                 return;
1947
1948         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1949
1950         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1951
1952         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1953         if (tmp == 0)
1954                 panic("kmem_alloc returned 0");
1955         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1956                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1957         /* Put the first seven entries in the lower page */
1958         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1959         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1960         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1961         lidt(&r_idt);
1962         idt = new_idt;
1963         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1964                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1965                 panic("vm_map_protect failed");
1966         return;
1967 }
1968 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1969
1970 int
1971 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1972 {
1973         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1974         return (0);
1975 }
1976
1977 int
1978 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1979 {
1980         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1981         return (0);
1982 }
1983
1984 int
1985 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1986 {
1987         struct trapframe *tp;
1988
1989         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1990         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1991         return (0);
1992 }
1993
1994 int
1995 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1996 {
1997         struct trapframe *tp;
1998
1999         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2000         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2001             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2002                 return (EINVAL);
2003         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2004         return (0);
2005 }
2006
2007 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2008 static void
2009 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2010 {
2011         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2012         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2013         int i;
2014
2015         /* FPU control/status */
2016         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2017         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2018         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2019         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2020         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2021         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2022         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2023         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2024
2025         /* FPU registers */
2026         for (i = 0; i < 8; ++i)
2027                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2028
2029         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2030 }
2031
2032 static void
2033 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2034 {
2035         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2036         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2037         int i;
2038
2039         /* FPU control/status */
2040         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2041         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2042         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2043         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2044         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2045         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2046         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2047         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2048
2049         /* FPU registers */
2050         for (i = 0; i < 8; ++i)
2051                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2052
2053         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2054 }
2055 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2056
2057 int
2058 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2059 {
2060 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2061         if (cpu_fxsr) {
2062                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2063                                 (struct save87 *)fpregs);
2064                 return (0);
2065         }
2066 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2067         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2068         return (0);
2069 }
2070
2071 int
2072 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2073 {
2074 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2075         if (cpu_fxsr) {
2076                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2077                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2078                 return (0);
2079         }
2080 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2081         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2082         return (0);
2083 }
2084
2085 int
2086 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2087 {
2088         if (lp == NULL) {
2089                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2090                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2091                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2092                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2093                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2094                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2095                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2096                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2097         } else {
2098                 struct pcb *pcb;
2099
2100                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2101                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2102                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2103                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2104                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2105                 dbregs->dr[4] = 0;
2106                 dbregs->dr[5] = 0;
2107                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2108                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2109         }
2110         return (0);
2111 }
2112
2113 int
2114 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2115 {
2116         if (lp == NULL) {
2117                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2118                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2119                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2120                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2121                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2122                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2123                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2124                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2125         } else {
2126                 struct pcb *pcb;
2127                 struct ucred *ucred;
2128                 int i;
2129                 uint64_t mask1, mask2;
2130
2131                 /*
2132                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2133                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2134                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2135                  * TRCTRAP.
2136                  */
2137                 /* JG this loop looks unreadable */
2138                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2139                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2140                  */
2141                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2142                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2143                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2144                  * carried to decide if it is safe and useful to
2145                  * provide access to that capability
2146                  */
2147                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2148                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2149                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2150                                 return (EINVAL);
2151                 
2152                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2153                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2154
2155                 /*
2156                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2157                  * process's address space.  If a process could do this, it
2158                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2159                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2160                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2161                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2162                  * uid 0.
2163                  *
2164                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2165                  * address space is written into from within the kernel
2166                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2167                  * from within kernel mode?
2168                  */
2169
2170                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2171                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2172                                 /* dr0 is enabled */
2173                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2174                                         return (EINVAL);
2175                         }
2176
2177                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2178                                 /* dr1 is enabled */
2179                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2180                                         return (EINVAL);
2181                         }
2182
2183                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2184                                 /* dr2 is enabled */
2185                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2186                                         return (EINVAL);
2187                         }
2188
2189                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2190                                 /* dr3 is enabled */
2191                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2192                                         return (EINVAL);
2193                         }
2194                 }
2195
2196                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2197                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2198                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2199                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2200                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2201                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2202
2203                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2204         }
2205
2206         return (0);
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2211  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2212  */
2213 int
2214 user_dbreg_trap(void)
2215 {
2216         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2217         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2218         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2219         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2220         int i;
2221         
2222         dr7 = rdr7();
2223         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2224                 /*
2225                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2226                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2227                  * hardware debug registers
2228                  */
2229                 return 0;
2230         }
2231
2232         nbp = 0;
2233         dr6 = rdr6();
2234         bp = dr6 & 0xf;
2235
2236         if (bp == 0) {
2237                 /*
2238                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2239                  * trap was not caused by any of the debug registers
2240                  */
2241                 return 0;
2242         }
2243
2244         /*
2245          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2246          * which ones and if any of them are user space addresses
2247          */
2248
2249         if (bp & 0x01) {
2250                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2251         }
2252         if (bp & 0x02) {
2253                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2254         }
2255         if (bp & 0x04) {
2256                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2257         }
2258         if (bp & 0x08) {
2259                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2260         }
2261
2262         for (i=0; i<nbp; i++) {
2263                 if (addr[i] <
2264                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2265                         /*
2266                          * addr[i] is in user space
2267                          */
2268                         return nbp;
2269                 }
2270         }
2271
2272         /*
2273          * None of the breakpoints are in user space.
2274          */
2275         return 0;
2276 }
2277
2278
2279 #ifndef DDB
2280 void
2281 Debugger(const char *msg)
2282 {
2283         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2284 }
2285 #endif /* no DDB */
2286
2287 #ifdef DDB
2288
2289 /*
2290  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2291  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2292  * called inside DDB.
2293  *
2294  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2295  */
2296
2297 #undef inb
2298 #undef outb
2299
2300 /* silence compiler warnings */
2301 u_char inb(u_int);
2302 void outb(u_int, u_char);
2303
2304 u_char
2305 inb(u_int port)
2306 {
2307         u_char  data;
2308         /*
2309          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2310          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2311          * if we tell it to load (u_short) port.
2312          */
2313         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2314         return (data);
2315 }
2316
2317 void
2318 outb(u_int port, u_char data)
2319 {
2320         u_char  al;
2321         /*
2322          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2323          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2324          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2325          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2326          */
2327         al = data;
2328         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2329 }
2330
2331 #endif /* DDB */
2332
2333
2334
2335 #include "opt_cpu.h"
2336
2337
2338 /*
2339  * initialize all the SMP locks
2340  */
2341
2342 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2343 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2344
2345 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2346 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2347
2348 /* critical region around INTR() routines */
2349 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2350
2351 /* lock region used by kernel profiling */
2352 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2353
2354 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2355 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2356
2357 /* lock regions around the clock hardware */
2358 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2359
2360 static void
2361 init_locks(void)
2362 {
2363         /*
2364          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock 
2365          */
2366         /*
2367          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2368          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2369          */
2370 #ifdef SMP
2371         cpu_get_initial_mplock();
2372 #endif
2373         /* DEPRECATED */
2374         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2375         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2376         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2377         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2378         spin_lock_init(&com_spinlock);
2379         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2380
2381         /* our token pool needs to work early */
2382         lwkt_token_pool_init();
2383 }
2384