b765c5a73a7be3c5e854d4a884c8df2908d82836
[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_compat.h"
46 #include "opt_cpu.h"
47 #include "opt_ddb.h"
48 #include "opt_directio.h"
49 #include "opt_inet.h"
50 #include "opt_ipx.h"
51 #include "opt_msgbuf.h"
52 #include "opt_swap.h"
53
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/sysproto.h>
57 #include <sys/signalvar.h>
58 #include <sys/kernel.h>
59 #include <sys/linker.h>
60 #include <sys/malloc.h>
61 #include <sys/proc.h>
62 #include <sys/priv.h>
63 #include <sys/buf.h>
64 #include <sys/reboot.h>
65 #include <sys/mbuf.h>
66 #include <sys/msgbuf.h>
67 #include <sys/sysent.h>
68 #include <sys/sysctl.h>
69 #include <sys/vmmeter.h>
70 #include <sys/bus.h>
71 #include <sys/upcall.h>
72 #include <sys/usched.h>
73 #include <sys/reg.h>
74
75 #include <vm/vm.h>
76 #include <vm/vm_param.h>
77 #include <sys/lock.h>
78 #include <vm/vm_kern.h>
79 #include <vm/vm_object.h>
80 #include <vm/vm_page.h>
81 #include <vm/vm_map.h>
82 #include <vm/vm_pager.h>
83 #include <vm/vm_extern.h>
84
85 #include <sys/thread2.h>
86 #include <sys/mplock2.h>
87 #include <sys/mutex2.h>
88
89 #include <sys/user.h>
90 #include <sys/exec.h>
91 #include <sys/cons.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #include <machine/cpu.h>
96 #include <machine/clock.h>
97 #include <machine/specialreg.h>
98 #if JG
99 #include <machine/bootinfo.h>
100 #endif
101 #include <machine/md_var.h>
102 #include <machine/metadata.h>
103 #include <machine/pc/bios.h>
104 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
105 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
106 #include <machine/smp.h>
107 #ifdef PERFMON
108 #include <machine/perfmon.h>
109 #endif
110 #include <machine/cputypes.h>
111 #include <machine/intr_machdep.h>
112
113 #ifdef OLD_BUS_ARCH
114 #include <bus/isa/isa_device.h>
115 #endif
116 #include <machine_base/isa/isa_intr.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 #include <machine_base/icu/icu_abi.h>
124 #include <machine_base/icu/elcr_var.h>
125 #include <machine_base/apic/lapic.h>
126 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
127 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
128 #include <machine/mptable.h>
129
130 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
131
132 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
133
134 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
135 extern void identify_cpu(void);
136 #if JG
137 extern void finishidentcpu(void);
138 #endif
139 extern void panicifcpuunsupported(void);
140
141 static void cpu_startup(void *);
142 static void pic_finish(void *);
143 static void cpu_finish(void *);
144
145 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
146 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
147 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
148 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
149 #ifdef DIRECTIO
150 extern void ffs_rawread_setup(void);
151 #endif /* DIRECTIO */
152 static void init_locks(void);
153
154 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_START_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
155 SYSINIT(pic_finish, SI_BOOT2_FINISH_PIC, SI_ORDER_FIRST, pic_finish, NULL)
156 SYSINIT(cpu_finish, SI_BOOT2_FINISH_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_finish, NULL)
157
158 #ifdef DDB
159 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
160 #endif
161
162 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU] __aligned(4096); /* XXX */
163
164 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
165 u_long  atdevbase;
166 #ifdef SMP
167 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
168 #else
169 int64_t tsc_offsets[1];
170 #endif
171
172 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
173 extern int swtch_optim_stats;
174 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
175         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
176 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
177         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
178 #endif
179
180 long physmem = 0;
181
182 u_long ebda_addr = 0;
183
184 int imcr_present = 0;
185
186 int naps = 0; /* # of Applications processors */
187
188 u_int base_memory;
189 struct mtx dt_lock;             /* lock for GDT and LDT */
190
191 static int
192 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
193 {
194         u_long pmem = ctob(physmem);
195
196         int error = sysctl_handle_long(oidp, &pmem, 0, req);
197         return (error);
198 }
199
200 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_ULONG|CTLFLAG_RD,
201         0, 0, sysctl_hw_physmem, "LU", "Total system memory in bytes (number of pages * page size)");
202
203 static int
204 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
205 {
206         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
207                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
208         return (error);
209 }
210
211 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
212         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
213
214 static int
215 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
216 {
217         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
218                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
219         return (error);
220 }
221
222 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
223         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
224
225 vm_paddr_t Maxmem;
226 vm_paddr_t Realmem;
227
228 /*
229  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
230  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
231  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
232  * PHYSSEG entries.
233  */
234 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
235
236 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
237 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
238
239 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
240 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(phys_avail) - 2)
241 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(dump_avail) - 2)
242
243 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
244 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
245 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
246 static struct trapframe proc0_tf;
247
248 static void
249 cpu_startup(void *dummy)
250 {
251         caddr_t v;
252         vm_size_t size = 0;
253         vm_offset_t firstaddr;
254
255         /*
256          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
257          */
258         kprintf("%s", version);
259         startrtclock();
260         printcpuinfo();
261         panicifcpuunsupported();
262 #ifdef PERFMON
263         perfmon_init();
264 #endif
265         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
266                 (intmax_t)Realmem,
267                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
268         /*
269          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
270          */
271         if (bootverbose) {
272                 int indx;
273
274                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
275                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
276                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
277
278                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
279                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
280                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
281                                 (intmax_t)size1,
282                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
283                 }
284         }
285
286         /*
287          * Allocate space for system data structures.
288          * The first available kernel virtual address is in "v".
289          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
290          * As pages of memory are allocated and cleared,
291          * "firstaddr" is incremented.
292          * An index into the kernel page table corresponding to the
293          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
294          */
295
296         /*
297          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
298          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
299          * addresses to the various data structures.
300          */
301         firstaddr = 0;
302 again:
303         v = (caddr_t)firstaddr;
304
305 #define valloc(name, type, num) \
306             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
307 #define valloclim(name, type, num, lim) \
308             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
309
310         /*
311          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
312          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
313          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
314          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
315          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
316          * maxbcache bytes.
317          *
318          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
319          */
320         if (nbuf == 0) {
321                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
322                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
323
324                 nbuf = 50;
325                 if (kbytes > 4096)
326                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
327                 if (kbytes > 65536)
328                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
329                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
330                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
331         }
332
333         /*
334          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
335          * kernel_map.
336          */
337         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
338                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
339                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
340         }
341
342         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
343 #ifdef NSWBUF_MIN
344         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
345                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
346 #endif
347 #ifdef DIRECTIO
348         ffs_rawread_setup();
349 #endif
350
351         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
352         valloc(buf, struct buf, nbuf);
353
354         /*
355          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
356          */
357         if (firstaddr == 0) {
358                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
359                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
360                 if (firstaddr == 0)
361                         panic("startup: no room for tables");
362                 goto again;
363         }
364
365         /*
366          * End of second pass, addresses have been assigned
367          */
368         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
369                 panic("startup: table size inconsistency");
370
371         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
372                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
373         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
374                       (nbuf*BKVASIZE));
375         buffer_map.system_map = 1;
376         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
377                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
378         pager_map.system_map = 1;
379
380 #if defined(USERCONFIG)
381         userconfig();
382         cninit();               /* the preferred console may have changed */
383 #endif
384
385         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
386                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count),
387                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024 / 1024);
388
389         /*
390          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
391          */
392         bufinit();
393         vm_pager_bufferinit();
394 }
395
396 static void
397 cpu_finish(void *dummy __unused)
398 {
399         cpu_setregs();
400 }
401
402 static void
403 pic_finish(void *dummy __unused)
404 {
405         /* Log ELCR information */
406         elcr_dump();
407
408         /* Log MPTABLE information */
409         mptable_pci_int_dump();
410
411         /* Finalize PCI */
412         MachIntrABI.finalize();
413 }
414
415 /*
416  * Send an interrupt to process.
417  *
418  * Stack is set up to allow sigcode stored
419  * at top to call routine, followed by kcall
420  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
421  * resets the signal mask, the stack, and the
422  * frame pointer, it returns to the user
423  * specified pc, psl.
424  */
425 void
426 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
427 {
428         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
429         struct proc *p = lp->lwp_proc;
430         struct trapframe *regs;
431         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
432         struct sigframe sf, *sfp;
433         int oonstack;
434         char *sp;
435
436         regs = lp->lwp_md.md_regs;
437         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
438
439         /* Save user context */
440         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
441         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
442         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
443         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
444         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
445         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
446
447         /* Make the size of the saved context visible to userland */
448         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
449
450         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
451         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
452             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
453                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
454                               sizeof(struct sigframe));
455                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
456         } else {
457                 /* We take red zone into account */
458                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
459         }
460
461         /* Align to 16 bytes */
462         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
463
464         /* Translate the signal is appropriate */
465         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
466                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
467                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
468         }
469
470         /*
471          * Build the argument list for the signal handler.
472          *
473          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
474          */
475         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
476         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
477
478         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
479                 /*
480                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
481                  *
482                  * action(signo, siginfo, ucontext)
483                  */
484                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
485                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
486                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
487
488                 /* fill siginfo structure */
489                 sf.sf_si.si_signo = sig;
490                 sf.sf_si.si_code = code;
491                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
492         } else {
493                 /*
494                  * Old FreeBSD-style arguments.
495                  *
496                  * handler (signo, code, [uc], addr)
497                  */
498                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
499                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
500                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
501         }
502
503         /*
504          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
505          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
506          * eflags.
507          */
508 #if JG
509         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
510                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
511                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
512
513                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
514                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
515                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
516                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
517
518                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
519                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
520                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
521                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
522
523                 /*
524                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
525                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
526                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
527                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
528                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
529                  */
530                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
531         }
532 #endif
533
534         /*
535          * Save the FPU state and reinit the FP unit
536          */
537         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
538
539         /*
540          * Copy the sigframe out to the user's stack.
541          */
542         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
543                 /*
544                  * Something is wrong with the stack pointer.
545                  * ...Kill the process.
546                  */
547                 sigexit(lp, SIGILL);
548         }
549
550         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
551         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
552
553         /*
554          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
555          * on function entry
556          */
557         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
558
559         /*
560          * 64 bit mode has a code and stack selector but
561          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
562          * stored in-context.
563          */
564         regs->tf_cs = _ucodesel;
565         regs->tf_ss = _udatasel;
566         clear_quickret();
567 }
568
569 /*
570  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
571  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
572  * issue.
573  *
574  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
575  * bad idea?
576  */
577 int
578 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
579 {
580         frame->tf_cs = _ucodesel;
581         frame->tf_ss = _udatasel;
582         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
583         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
584         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
585
586         return(0);
587 }
588
589 /*
590  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
591  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
592  */
593 int
594 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
595 {
596         return(0);
597 }
598
599 /*
600  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
601  *
602  * System call to cleanup state after a signal
603  * has been taken.  Reset signal mask and
604  * stack state from context left by sendsig (above).
605  * Return to previous pc and psl as specified by
606  * context left by sendsig. Check carefully to
607  * make sure that the user has not modified the
608  * state to gain improper privileges.
609  *
610  * MPSAFE
611  */
612 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
613 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
614
615 int
616 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
617 {
618         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
619         struct trapframe *regs;
620         ucontext_t uc;
621         ucontext_t *ucp;
622         register_t rflags;
623         int cs;
624         int error;
625
626         /*
627          * We have to copy the information into kernel space so userland
628          * can't modify it while we are sniffing it.
629          */
630         regs = lp->lwp_md.md_regs;
631         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
632         if (error)
633                 return (error);
634         ucp = &uc;
635         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
636
637         /* VM (8086) mode not supported */
638         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
639
640 #if JG
641         if (eflags & PSL_VM) {
642                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
643                 struct vm86_kernel *vm86;
644
645                 /*
646                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
647                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
648                  */
649                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
650                         return (EINVAL);
651                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
652                 if (vm86->vm86_inited == 0)
653                         return (EINVAL);
654
655                 /* go back to user mode if both flags are set */
656                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
657                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
658
659                 if (vm86->vm86_has_vme) {
660                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
661                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
662                 } else {
663                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
664                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
665                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
666                 }
667                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
668                 tf->tf_eflags = eflags;
669                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
670                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
671                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
672                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
673                 tf->tf_ds = _udatasel;
674                 tf->tf_es = _udatasel;
675                 tf->tf_fs = _udatasel;
676                 tf->tf_gs = _udatasel;
677         } else
678 #endif
679         {
680                 /*
681                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
682                  */
683                 /*
684                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
685                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
686                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
687                  * the signal context during signal handling and there is no
688                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
689                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
690                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
691                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
692                  */
693                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
694                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
695                         return(EINVAL);
696                 }
697
698                 /*
699                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
700                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
701                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
702                  */
703                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
704                 if (!CS_SECURE(cs)) {
705                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
706                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
707                         return(EINVAL);
708                 }
709                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
710         }
711
712         /*
713          * Restore the FPU state from the frame
714          */
715         crit_enter();
716         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
717
718         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
719                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
720         else
721                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
722
723         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
724         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
725         clear_quickret();
726         crit_exit();
727         return(EJUSTRETURN);
728 }
729
730 /*
731  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
732  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
733  * already been pushed on the stack.
734  */
735 struct upc_frame {
736         register_t      rax;
737         register_t      rcx;
738         register_t      rdx;
739         register_t      flags;
740         register_t      oldip;
741 };
742
743 void
744 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
745 {
746         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
747         struct trapframe *regs;
748         struct upcall upcall;
749         struct upc_frame upc_frame;
750         int     crit_count = 0;
751
752         /*
753          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
754          * context, switch back to the virtual kernel context before
755          * trying to post the signal.
756          */
757         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
758                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
759                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
760         }
761
762         /*
763          * Get the upcall data structure
764          */
765         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
766             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
767         ) {
768                 vu->vu_pending = 0;
769                 kprintf("bad upcall address\n");
770                 return;
771         }
772
773         /*
774          * If the data structure is already marked pending or has a critical
775          * section count, mark the data structure as pending and return 
776          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
777          */
778         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
779                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
780                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
781                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
782                                 sizeof(upcall.upc_pending));
783                 }
784                 return;
785         }
786
787         /*
788          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
789          *
790          * Bump our critical section count and set or clear the
791          * user pending flag depending on whether more upcalls are
792          * pending.  The user will be responsible for calling 
793          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
794          */
795         vu->vu_pending = 0;
796         upcall.upc_pending = morepending;
797         ++crit_count;
798         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
799                 sizeof(upcall.upc_pending));
800         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
801                 sizeof(int));
802
803         /*
804          * Construct a stack frame and issue the upcall
805          */
806         regs = lp->lwp_md.md_regs;
807         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
808         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
809         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
810         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
811         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
812         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
813             sizeof(upc_frame)) != 0) {
814                 kprintf("bad stack on upcall\n");
815         } else {
816                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
817                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
818                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
819                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
820                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
821         }
822 }
823
824 /*
825  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
826  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
827  * being overwritten by the syscall return value.
828  *
829  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
830  * and the function pointer in %eax.  
831  */
832 int
833 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
834 {
835         struct upc_frame upc_frame;
836         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
837         struct trapframe *regs;
838         int error;
839         struct upcall upcall;
840         int crit_count;
841
842         regs = lp->lwp_md.md_regs;
843
844         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
845         if (error == 0) {
846             if (vu) {
847                 /*
848                  * This jumps us to the next ready context.
849                  */
850                 vu->vu_pending = 0;
851                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
852                 crit_count = 0;
853                 if (error == 0)
854                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
855                 ++crit_count;
856                 if (error == 0)
857                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
858                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
859                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
860                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
861                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
862                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
863             } else {
864                 /*
865                  * This returns us to the originally interrupted code.
866                  */
867                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
868                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
869                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
870                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
871                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
872                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
873                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
874                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
875             }
876         }
877         if (error == 0)
878                 error = EJUSTRETURN;
879         return(error);
880 }
881
882 /*
883  * Machine dependent boot() routine
884  *
885  * I haven't seen anything to put here yet
886  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
887  */
888 void
889 cpu_boot(int howto)
890 {
891 }
892
893 /*
894  * Shutdown the CPU as much as possible
895  */
896 void
897 cpu_halt(void)
898 {
899         for (;;)
900                 __asm__ __volatile("hlt");
901 }
902
903 /*
904  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
905  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
906  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
907  *
908  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
909  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
910  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
911  * critical section.
912  *
913  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
914  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
915  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
916  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
917  *
918  * NOTE: cpu_idle_hlt again defaults to 2 (use ACPI sleep states).  Set to
919  *       1 to just use hlt and for debugging purposes.
920  *
921  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
922  *       must occur before it starts using ACPI halt.
923  */
924 static int      cpu_idle_hlt = 2;
925 static int      cpu_idle_hltcnt;
926 static int      cpu_idle_spincnt;
927 static u_int    cpu_idle_repeat = 4;
928 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
929     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
930 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
931     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
932 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
933     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
934 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
935     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
936
937 static void
938 cpu_idle_default_hook(void)
939 {
940         /*
941          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
942          * following the sti.
943          */
944         __asm __volatile("sti; hlt");
945 }
946
947 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
948 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
949
950 void
951 cpu_idle(void)
952 {
953         globaldata_t gd = mycpu;
954         struct thread *td __debugvar = gd->gd_curthread;
955         int reqflags;
956         int quick;
957
958         crit_exit();
959         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
960         for (;;) {
961                 /*
962                  * See if there are any LWKTs ready to go.
963                  */
964                 lwkt_switch();
965
966                 /*
967                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
968                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
969                  * splz() does the job.
970                  *
971                  * cpu_idle_hlt:
972                  *      0       Never halt, just spin
973                  *
974                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
975                  *              This typically eats more power than the
976                  *              ACPI halt.
977                  *
978                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
979                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
980                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
981                  *
982                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
983                  *              eats the least amount of power but the cpu
984                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
985                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
986                  *
987                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
988                  *       section.
989                  *
990                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
991                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
992                  *       it overflows.
993                  */
994                 ++gd->gd_idle_repeat;
995                 reqflags = gd->gd_reqflags;
996                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
997                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
998                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
999
1000                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
1001                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1002                         splz(); /* XXX */
1003                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags);
1004                         ++cpu_idle_hltcnt;
1005                 } else if (cpu_idle_hlt) {
1006                         __asm __volatile("cli");
1007                         splz();
1008                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1009                                 if (quick)
1010                                         cpu_idle_default_hook();
1011                                 else
1012                                         cpu_idle_hook();
1013                         }
1014                         __asm __volatile("sti");
1015                         ++cpu_idle_hltcnt;
1016                 } else {
1017                         splz();
1018                         __asm __volatile("sti");
1019                         ++cpu_idle_spincnt;
1020                 }
1021         }
1022 }
1023
1024 #ifdef SMP
1025
1026 /*
1027  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1028  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1029  * we let it spin.
1030  */
1031 void
1032 cpu_spinlock_contested(void)
1033 {
1034         cpu_pause();
1035 }
1036
1037 #endif
1038
1039 /*
1040  * Clear registers on exec
1041  */
1042 void
1043 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1044 {
1045         struct thread *td = curthread;
1046         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1047         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1048         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1049
1050         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1051         user_ldt_free(pcb);
1052   
1053         clear_quickret();
1054         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1055         regs->tf_rip = entry;
1056         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1057         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1058         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1059         regs->tf_ss = _udatasel;
1060         regs->tf_cs = _ucodesel;
1061         regs->tf_rbx = ps_strings;
1062
1063         /*
1064          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1065          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1066          */
1067         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1068                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1069                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1070                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1071                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1072                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1073                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1074                 if (pcb == td->td_pcb) {
1075                         /*
1076                          * Clear the debug registers on the running
1077                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1078                          * the next process we switch to.
1079                          */
1080                         reset_dbregs();
1081                 }
1082                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1083         }
1084
1085         /*
1086          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1087          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1088          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1089          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1090          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1091          */
1092         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1093
1094         /*
1095          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1096          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1097          *       may panic in npxdna().
1098          */
1099         crit_enter();
1100         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1101
1102         /*
1103          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1104          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1105          *       code knows what the current MSR values are.
1106          */
1107         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1108         pcb->pcb_gsbase = 0;
1109         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1110         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1111         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1112         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1113
1114         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1115         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1116         crit_exit();
1117
1118         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1119         pcb->pcb_es = _udatasel;
1120         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1121         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1122 }
1123
1124 void
1125 cpu_setregs(void)
1126 {
1127         register_t cr0;
1128
1129         cr0 = rcr0();
1130         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1131         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1132         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1133         load_cr0(cr0);
1134         load_gs(_udatasel);
1135 }
1136
1137 static int
1138 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1139 {
1140         int error;
1141         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1142                 req);
1143         if (!error && req->newptr)
1144                 resettodr();
1145         return (error);
1146 }
1147
1148 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1149         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1150
1151 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1152         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1153
1154 #if JG
1155 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1156         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1157 #endif
1158
1159 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1160         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1161
1162 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1163 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1164         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1165
1166 /*
1167  * Initialize 386 and configure to run kernel
1168  */
1169
1170 /*
1171  * Initialize segments & interrupt table
1172  */
1173
1174 int _default_ldt;
1175 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1176 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1177 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1178 #if JG
1179 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1180 #endif
1181
1182 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1183 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1184
1185 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1186 void *proc0paddr;
1187 /* JG alignment? */
1188 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1189
1190
1191 /* software prototypes -- in more palatable form */
1192 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1193 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1194 {       0x0,                    /* segment base address  */
1195         0x0,                    /* length */
1196         0,                      /* segment type */
1197         0,                      /* segment descriptor priority level */
1198         0,                      /* segment descriptor present */
1199         0,                      /* long */
1200         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1201         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1202 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1203 {       0x0,                    /* segment base address  */
1204         0xfffff,                /* length - all address space */
1205         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1206         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1207         1,                      /* segment descriptor present */
1208         1,                      /* long */
1209         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1210         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1211 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1212 {       0x0,                    /* segment base address  */
1213         0xfffff,                /* length - all address space */
1214         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1215         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1216         1,                      /* segment descriptor present */
1217         1,                      /* long */
1218         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1219         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1220 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1221 {       0x0,                    /* segment base address  */
1222         0xfffff,                /* length - all address space */
1223         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1224         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1225         1,                      /* segment descriptor present */
1226         0,                      /* long */
1227         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1228         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1229 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1230 {       0x0,                    /* segment base address  */
1231         0xfffff,                /* length - all address space */
1232         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1233         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1234         1,                      /* segment descriptor present */
1235         0,                      /* long */
1236         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1237         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1238 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1239 {       0x0,                    /* segment base address  */
1240         0xfffff,                /* length - all address space */
1241         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1242         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1243         1,                      /* segment descriptor present */
1244         1,                      /* long */
1245         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1246         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1247 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1248 {
1249         0x0,                    /* segment base address */
1250         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1251         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1252         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1253         1,                      /* segment descriptor present */
1254         0,                      /* long */
1255         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1256         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1257 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1258 {       0x0,                    /* segment base address  */
1259         0x0,                    /* length */
1260         0,                      /* segment type */
1261         0,                      /* segment descriptor priority level */
1262         0,                      /* segment descriptor present */
1263         0,                      /* long */
1264         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1265         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1266 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1267 {       0x0,                    /* segment base address  */
1268         0xfffff,                /* length - all address space */
1269         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1270         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1271         1,                      /* segment descriptor present */
1272         0,                      /* long */
1273         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1274         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1275 };
1276
1277 void
1278 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1279 {
1280         struct gate_descriptor *ip;
1281
1282         ip = idt + idx;
1283         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1284         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1285         ip->gd_ist = ist;
1286         ip->gd_xx = 0;
1287         ip->gd_type = typ;
1288         ip->gd_dpl = dpl;
1289         ip->gd_p = 1;
1290         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1291 }
1292
1293 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1294
1295 extern inthand_t
1296         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1297         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1298         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1299         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1300         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1301         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1302
1303 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1304 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1305 #endif
1306
1307 void
1308 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1309 {
1310         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1311         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1312         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1313         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1314         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1315         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1316         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1317 }
1318
1319 void
1320 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1321 {
1322
1323         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1324         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1325         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1326         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1327         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1328         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1329         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1330         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1331         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1332         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1333 }
1334
1335 void
1336 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1337     struct system_segment_descriptor *sd)
1338 {
1339
1340         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1341         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1342         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1343         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1344         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1345         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1346         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1347         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1352  * available physical memory in the system, then test this memory and
1353  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1354  *
1355  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1356  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1357  *
1358  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1359  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1360  *
1361  * Memory is aligned to PHYSMAP_ALIGN which must be a multiple
1362  * of PAGE_SIZE.  This also greatly reduces the memory test time
1363  * which would otherwise be excessive on machines with > 8G of ram.
1364  *
1365  * XXX first should be vm_paddr_t.
1366  */
1367
1368 #define PHYSMAP_ALIGN           (vm_paddr_t)(128 * 1024)
1369 #define PHYSMAP_ALIGN_MASK      (vm_paddr_t)(PHYSMAP_ALIGN - 1)
1370
1371 static void
1372 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1373 {
1374         int off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1375         int i, j;
1376         vm_paddr_t physmap[PHYSMAP_SIZE];
1377         vm_paddr_t pa;
1378         vm_paddr_t msgbuf_size;
1379         u_long physmem_tunable;
1380         pt_entry_t *pte;
1381         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1382         u_int32_t smapsize;
1383         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1384
1385         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1386         physmap_idx = 0;
1387
1388         /*
1389          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1390          *
1391          * subr_module.c says:
1392          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1393          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1394          */
1395         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1396             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1397         if (smapbase == NULL)
1398                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1399
1400         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1401         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1402
1403         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1404                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1405                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1406                             smap->type, smap->base, smap->length);
1407
1408                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1409                         continue;
1410
1411                 if (smap->length == 0)
1412                         continue;
1413
1414                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1415                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1416                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1417                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1418                                                 "memory region, ignoring "
1419                                                 "second region\n");
1420                                 }
1421                                 continue;
1422                         }
1423                 }
1424                 Realmem += smap->length;
1425
1426                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1427                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1428                         continue;
1429                 }
1430
1431                 physmap_idx += 2;
1432                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1433                         kprintf("Too many segments in the physical "
1434                                 "address map, giving up\n");
1435                         break;
1436                 }
1437                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1438                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1439         }
1440
1441         base_memory = physmap[1] / 1024;
1442 #ifdef SMP
1443         /* make hole for AP bootstrap code */
1444         physmap[1] = mp_bootaddress(base_memory);
1445 #endif
1446
1447         /* Save EBDA address, if any */
1448         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1449         ebda_addr <<= 4;
1450
1451         /*
1452          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1453          * highest page of the physical address space.  It should be
1454          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1455          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1456          */
1457         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1458
1459 #ifdef MAXMEM
1460         Maxmem = MAXMEM / 4;
1461 #endif
1462
1463         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1464                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1465
1466         /*
1467          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1468          * in the system.
1469          */
1470         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1471                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1472
1473         /*
1474          * Blowing out the DMAP will blow up the system.
1475          */
1476         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1477                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1478                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1479         }
1480
1481         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1482             (boothowto & RB_VERBOSE)) {
1483                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1484         }
1485
1486         /*
1487          * Call pmap initialization to make new kernel address space
1488          *
1489          * Mask off page 0.
1490          */
1491         pmap_bootstrap(&first);
1492         physmap[0] = PAGE_SIZE;
1493
1494         /*
1495          * Align the physmap to PHYSMAP_ALIGN and cut out anything
1496          * exceeding Maxmem.
1497          */
1498         for (i = j = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1499                 if (physmap[i+1] > ptoa((vm_paddr_t)Maxmem))
1500                         physmap[i+1] = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1501                 physmap[i] = (physmap[i] + PHYSMAP_ALIGN_MASK) &
1502                              ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1503                 physmap[i+1] = physmap[i+1] & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1504
1505                 physmap[j] = physmap[i];
1506                 physmap[j+1] = physmap[i+1];
1507
1508                 if (physmap[i] < physmap[i+1])
1509                         j += 2;
1510         }
1511         physmap_idx = j - 2;
1512
1513         /*
1514          * Align anything else used in the validation loop.
1515          */
1516         first = (first + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1517
1518         /*
1519          * Size up each available chunk of physical memory.
1520          */
1521         pa_indx = 0;
1522         da_indx = 1;
1523         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1524         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1525         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1526         pte = CMAP1;
1527
1528         /*
1529          * Get dcons buffer address
1530          */
1531         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1532             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1533                 dcons_addr = 0;
1534
1535         /*
1536          * Validate the physical memory.  The physical memory segments
1537          * have already been aligned to PHYSMAP_ALIGN which is a multiple
1538          * of PAGE_SIZE.
1539          */
1540         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1541                 vm_paddr_t end;
1542
1543                 end = physmap[i + 1];
1544
1545                 for (pa = physmap[i]; pa < end; pa += PHYSMAP_ALIGN) {
1546                         int tmp, page_bad, full;
1547                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1548
1549                         full = FALSE;
1550                         /*
1551                          * block out kernel memory as not available.
1552                          */
1553                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1554                                 goto do_dump_avail;
1555
1556                         /*
1557                          * block out dcons buffer
1558                          */
1559                         if (dcons_addr > 0
1560                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1561                             && pa < dcons_addr + dcons_size) {
1562                                 goto do_dump_avail;
1563                         }
1564
1565                         page_bad = FALSE;
1566
1567                         /*
1568                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1569                          */
1570                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1571                         cpu_invltlb();
1572
1573                         tmp = *(int *)ptr;
1574                         /*
1575                          * Test for alternating 1's and 0's
1576                          */
1577                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1578                         cpu_mfence();
1579                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1580                                 page_bad = TRUE;
1581                         /*
1582                          * Test for alternating 0's and 1's
1583                          */
1584                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1585                         cpu_mfence();
1586                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1587                                 page_bad = TRUE;
1588                         /*
1589                          * Test for all 1's
1590                          */
1591                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1592                         cpu_mfence();
1593                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1594                                 page_bad = TRUE;
1595                         /*
1596                          * Test for all 0's
1597                          */
1598                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1599                         cpu_mfence();
1600                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1601                                 page_bad = TRUE;
1602                         /*
1603                          * Restore original value.
1604                          */
1605                         *(int *)ptr = tmp;
1606
1607                         /*
1608                          * Adjust array of valid/good pages.
1609                          */
1610                         if (page_bad == TRUE)
1611                                 continue;
1612                         /*
1613                          * If this good page is a continuation of the
1614                          * previous set of good pages, then just increase
1615                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1616                          * Note that "end" points one higher than end,
1617                          * making the range >= start and < end.
1618                          * If we're also doing a speculative memory
1619                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1620                          * so that we keep going. The first bad page
1621                          * will terminate the loop.
1622                          */
1623                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1624                                 phys_avail[pa_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1625                         } else {
1626                                 pa_indx++;
1627                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1628                                         kprintf(
1629                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1630                                         pa_indx--;
1631                                         full = TRUE;
1632                                         goto do_dump_avail;
1633                                 }
1634                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;
1635                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1636                         }
1637                         physmem += PHYSMAP_ALIGN / PAGE_SIZE;
1638 do_dump_avail:
1639                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1640                                 dump_avail[da_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1641                         } else {
1642                                 da_indx++;
1643                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1644                                         da_indx--;
1645                                         goto do_next;
1646                                 }
1647                                 dump_avail[da_indx++] = pa;
1648                                 dump_avail[da_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1649                         }
1650 do_next:
1651                         if (full)
1652                                 break;
1653                 }
1654         }
1655         *pte = 0;
1656         cpu_invltlb();
1657
1658         /*
1659          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1660          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1661          * calculation, etc.).
1662          */
1663         msgbuf_size = (MSGBUF_SIZE + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1664
1665         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PHYSMAP_ALIGN +
1666                msgbuf_size >= phys_avail[pa_indx]) {
1667                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1668                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1669                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1670         }
1671
1672         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1673
1674         /* Trim off space for the message buffer. */
1675         phys_avail[pa_indx] -= msgbuf_size;
1676
1677         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1678
1679         /* Map the message buffer. */
1680         for (off = 0; off < msgbuf_size; off += PAGE_SIZE) {
1681                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off,
1682                             phys_avail[pa_indx] + off);
1683         }
1684 }
1685
1686 struct machintr_abi MachIntrABI;
1687
1688 /*
1689  * IDT VECTORS:
1690  *      0       Divide by zero
1691  *      1       Debug
1692  *      2       NMI
1693  *      3       BreakPoint
1694  *      4       OverFlow
1695  *      5       Bound-Range
1696  *      6       Invalid OpCode
1697  *      7       Device Not Available (x87)
1698  *      8       Double-Fault
1699  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1700  *      10      Invalid-TSS
1701  *      11      Segment not present
1702  *      12      Stack
1703  *      13      General Protection
1704  *      14      Page Fault
1705  *      15      Reserved
1706  *      16      x87 FP Exception pending
1707  *      17      Alignment Check
1708  *      18      Machine Check
1709  *      19      SIMD floating point
1710  *      20-31   reserved
1711  *      32-255  INTn/external sources
1712  */
1713 u_int64_t
1714 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1715 {
1716         caddr_t kmdp;
1717         int gsel_tss, x;
1718 #if JG
1719         int metadata_missing, off;
1720 #endif
1721         struct mdglobaldata *gd;
1722         u_int64_t msr;
1723
1724         /*
1725          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1726          */
1727         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1728         bzero(gd, sizeof(*gd));
1729
1730         /*
1731          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1732          * early in the boot sequence because the system assumes
1733          * that 'curthread' is never NULL.
1734          */
1735
1736         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1737         thread0.td_gd = &gd->mi;
1738
1739         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1740
1741 #if JG
1742         metadata_missing = 0;
1743         if (bootinfo.bi_modulep) {
1744                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1745                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1746         } else {
1747                 metadata_missing = 1;
1748         }
1749         if (bootinfo.bi_envp)
1750                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1751 #endif
1752
1753         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1754         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1755         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1756         if (kmdp == NULL)
1757                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1758         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1759         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1760 #ifdef DDB
1761         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1762         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1763 #endif
1764
1765         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1766                 bootverbose++;
1767
1768         /*
1769          * Default MachIntrABI to ICU
1770          */
1771         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1772
1773         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &ioapic_enable); /* for compat */
1774         TUNABLE_INT_FETCH("hw.ioapic_enable", &ioapic_enable);
1775         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lapic_enable", &lapic_enable);
1776
1777         /*
1778          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1779          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1780          */
1781         ncpus = 1;
1782         ncpus2 = 1;
1783         ncpus_fit = 1;
1784         /* Init basic tunables, hz etc */
1785         init_param1();
1786
1787         /*
1788          * make gdt memory segments
1789          */
1790         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1791                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1792
1793         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1794
1795         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1796                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1797                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1798         }
1799         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1800             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1801
1802         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1803         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1804         lgdt(&r_gdt);
1805
1806         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1807         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1808         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1809
1810         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1811         cpu_gdinit(gd, 0);
1812         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1813         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1814         safepri = TDPRI_MAX;
1815
1816         /* spinlocks and the BGL */
1817         init_locks();
1818
1819         /* exceptions */
1820         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1821                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1822         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1823         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1824         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1825         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1826         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1827         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1828         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1829         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1830         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1831         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1832         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1833         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1834         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1835         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1836         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1837         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1838         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1839         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1840         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1841
1842         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1843         r_idt.rd_base = (long) idt;
1844         lidt(&r_idt);
1845
1846         /*
1847          * Initialize the console before we print anything out.
1848          */
1849         cninit();
1850
1851 #if JG
1852         if (metadata_missing)
1853                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1854 #endif
1855
1856 #if     NISA >0
1857         elcr_probe();
1858         isa_defaultirq();
1859 #endif
1860         rand_initialize();
1861
1862         /*
1863          * Initialize IRQ mapping
1864          *
1865          * NOTE:
1866          * SHOULD be after elcr_probe()
1867          */
1868         MachIntrABI_ICU.initmap();
1869 #ifdef SMP
1870         MachIntrABI_IOAPIC.initmap();
1871 #endif
1872
1873 #ifdef DDB
1874         kdb_init();
1875         if (boothowto & RB_KDB)
1876                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1877 #endif
1878
1879 #if JG
1880         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1881         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1882         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1883 #endif
1884         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1885         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1886
1887         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1888         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1889                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1890                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1891         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1892         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
1893
1894         /* double fault stack */
1895         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
1896                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
1897                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
1898
1899         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1900         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
1901
1902         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1903         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1904         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1905         ltr(gsel_tss);
1906
1907         /* Set up the fast syscall stuff */
1908         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1909         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1910         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1911         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1912         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1913               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1914         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1915         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1916
1917         getmemsize(kmdp, physfree);
1918         init_param2(physmem);
1919
1920         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1921
1922         /* Map the message buffer. */
1923 #if JG
1924         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1925                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1926 #endif
1927
1928         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1929
1930
1931         /* transfer to user mode */
1932
1933         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1934         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1935         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1936
1937         load_ds(_udatasel);
1938         load_es(_udatasel);
1939         load_fs(_udatasel);
1940
1941         /* setup proc 0's pcb */
1942         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1943         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1944         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1945         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
1946
1947         /* Location of kernel stack for locore */
1948         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1949 }
1950
1951 /*
1952  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1953  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1954  * data space were allocated in locore.
1955  *
1956  * Note: the idlethread's cpl is 0
1957  *
1958  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1959  */
1960 void
1961 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1962 {
1963         if (cpu)
1964                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1965
1966         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1967                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1968                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1969                         0, &gd->mi);
1970         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1971         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1972         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1973         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1974 }
1975
1976 int
1977 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1978 {
1979         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1980             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1981                 return (TRUE);
1982         }
1983         if (saddr >= DMAP_MIN_ADDRESS && eaddr <= DMAP_MAX_ADDRESS)
1984                 return (TRUE);
1985         return (FALSE);
1986 }
1987
1988 struct globaldata *
1989 globaldata_find(int cpu)
1990 {
1991         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1992         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1993 }
1994
1995 int
1996 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1997 {
1998         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1999         return (0);
2000 }
2001
2002 int
2003 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
2004 {
2005         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
2006         return (0);
2007 }
2008
2009 int
2010 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2011 {
2012         struct trapframe *tp;
2013
2014         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2015         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2016         return (0);
2017 }
2018
2019 int
2020 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2021 {
2022         struct trapframe *tp;
2023
2024         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2025         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2026             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2027                 return (EINVAL);
2028         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2029         clear_quickret();
2030         return (0);
2031 }
2032
2033 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2034 static void
2035 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2036 {
2037         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2038         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2039         int i;
2040
2041         /* FPU control/status */
2042         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2043         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2044         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2045         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2046         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2047         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2048         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2049         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2050
2051         /* FPU registers */
2052         for (i = 0; i < 8; ++i)
2053                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2054 }
2055
2056 static void
2057 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2058 {
2059         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2060         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2061         int i;
2062
2063         /* FPU control/status */
2064         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2065         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2066         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2067         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2068         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2069         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2070         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2071         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2072
2073         /* FPU registers */
2074         for (i = 0; i < 8; ++i)
2075                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2076 }
2077 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2078
2079 int
2080 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2081 {
2082 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2083         if (cpu_fxsr) {
2084                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2085                                 (struct save87 *)fpregs);
2086                 return (0);
2087         }
2088 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2089         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2090         return (0);
2091 }
2092
2093 int
2094 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2095 {
2096 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2097         if (cpu_fxsr) {
2098                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2099                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2100                 return (0);
2101         }
2102 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2103         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2104         return (0);
2105 }
2106
2107 int
2108 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2109 {
2110         if (lp == NULL) {
2111                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2112                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2113                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2114                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2115                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2116                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2117                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2118                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2119         } else {
2120                 struct pcb *pcb;
2121
2122                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2123                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2124                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2125                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2126                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2127                 dbregs->dr[4] = 0;
2128                 dbregs->dr[5] = 0;
2129                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2130                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2131         }
2132         return (0);
2133 }
2134
2135 int
2136 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2137 {
2138         if (lp == NULL) {
2139                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2140                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2141                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2142                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2143                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2144                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2145                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2146                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2147         } else {
2148                 struct pcb *pcb;
2149                 struct ucred *ucred;
2150                 int i;
2151                 uint64_t mask1, mask2;
2152
2153                 /*
2154                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2155                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2156                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2157                  * TRCTRAP.
2158                  */
2159                 /* JG this loop looks unreadable */
2160                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2161                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2162                  */
2163                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2164                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2165                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2166                  * carried to decide if it is safe and useful to
2167                  * provide access to that capability
2168                  */
2169                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2170                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2171                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2172                                 return (EINVAL);
2173                 
2174                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2175                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2176
2177                 /*
2178                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2179                  * process's address space.  If a process could do this, it
2180                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2181                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2182                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2183                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2184                  * uid 0.
2185                  *
2186                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2187                  * address space is written into from within the kernel
2188                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2189                  * from within kernel mode?
2190                  */
2191
2192                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2193                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2194                                 /* dr0 is enabled */
2195                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2196                                         return (EINVAL);
2197                         }
2198
2199                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2200                                 /* dr1 is enabled */
2201                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2202                                         return (EINVAL);
2203                         }
2204
2205                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2206                                 /* dr2 is enabled */
2207                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2208                                         return (EINVAL);
2209                         }
2210
2211                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2212                                 /* dr3 is enabled */
2213                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2214                                         return (EINVAL);
2215                         }
2216                 }
2217
2218                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2219                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2220                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2221                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2222                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2223                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2224
2225                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2226         }
2227
2228         return (0);
2229 }
2230
2231 /*
2232  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2233  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2234  */
2235 int
2236 user_dbreg_trap(void)
2237 {
2238         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2239         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2240         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2241         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2242         int i;
2243         
2244         dr7 = rdr7();
2245         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2246                 /*
2247                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2248                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2249                  * hardware debug registers
2250                  */
2251                 return 0;
2252         }
2253
2254         nbp = 0;
2255         dr6 = rdr6();
2256         bp = dr6 & 0xf;
2257
2258         if (bp == 0) {
2259                 /*
2260                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2261                  * trap was not caused by any of the debug registers
2262                  */
2263                 return 0;
2264         }
2265
2266         /*
2267          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2268          * which ones and if any of them are user space addresses
2269          */
2270
2271         if (bp & 0x01) {
2272                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2273         }
2274         if (bp & 0x02) {
2275                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2276         }
2277         if (bp & 0x04) {
2278                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2279         }
2280         if (bp & 0x08) {
2281                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2282         }
2283
2284         for (i=0; i<nbp; i++) {
2285                 if (addr[i] <
2286                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2287                         /*
2288                          * addr[i] is in user space
2289                          */
2290                         return nbp;
2291                 }
2292         }
2293
2294         /*
2295          * None of the breakpoints are in user space.
2296          */
2297         return 0;
2298 }
2299
2300
2301 #ifndef DDB
2302 void
2303 Debugger(const char *msg)
2304 {
2305         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2306 }
2307 #endif /* no DDB */
2308
2309 #ifdef DDB
2310
2311 /*
2312  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2313  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2314  * called inside DDB.
2315  *
2316  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2317  */
2318
2319 #undef inb
2320 #undef outb
2321
2322 /* silence compiler warnings */
2323 u_char inb(u_int);
2324 void outb(u_int, u_char);
2325
2326 u_char
2327 inb(u_int port)
2328 {
2329         u_char  data;
2330         /*
2331          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2332          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2333          * if we tell it to load (u_short) port.
2334          */
2335         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2336         return (data);
2337 }
2338
2339 void
2340 outb(u_int port, u_char data)
2341 {
2342         u_char  al;
2343         /*
2344          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2345          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2346          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2347          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2348          */
2349         al = data;
2350         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2351 }
2352
2353 #endif /* DDB */
2354
2355
2356
2357 #include "opt_cpu.h"
2358
2359
2360 /*
2361  * initialize all the SMP locks
2362  */
2363
2364 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2365 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2366
2367 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2368 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2369
2370 /* critical region around INTR() routines */
2371 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2372
2373 /* lock region used by kernel profiling */
2374 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2375
2376 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2377 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2378
2379 /* lock regions around the clock hardware */
2380 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2381
2382 static void
2383 init_locks(void)
2384 {
2385 #ifdef SMP
2386         /*
2387          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2388          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2389          */
2390         cpu_get_initial_mplock();
2391 #endif
2392         /* DEPRECATED */
2393         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2394         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2395         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2396         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2397         spin_lock_init(&com_spinlock);
2398         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2399
2400         /* our token pool needs to work early */
2401         lwkt_token_pool_init();
2402 }
2403