kernel - Optimize idle thread halt
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * William Jolitz.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
20  *    must display the following acknowledgement:
21  *      This product includes software developed by the University of
22  *      California, Berkeley and its contributors.
23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
41  */
42
43 //#include "use_npx.h"
44 #include "use_isa.h"
45 #include "opt_atalk.h"
46 #include "opt_compat.h"
47 #include "opt_cpu.h"
48 #include "opt_ddb.h"
49 #include "opt_directio.h"
50 #include "opt_inet.h"
51 #include "opt_ipx.h"
52 #include "opt_msgbuf.h"
53 #include "opt_swap.h"
54 #include "opt_apic.h"
55
56 #include <sys/param.h>
57 #include <sys/systm.h>
58 #include <sys/sysproto.h>
59 #include <sys/signalvar.h>
60 #include <sys/kernel.h>
61 #include <sys/linker.h>
62 #include <sys/malloc.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/priv.h>
65 #include <sys/buf.h>
66 #include <sys/reboot.h>
67 #include <sys/mbuf.h>
68 #include <sys/msgbuf.h>
69 #include <sys/sysent.h>
70 #include <sys/sysctl.h>
71 #include <sys/vmmeter.h>
72 #include <sys/bus.h>
73 #include <sys/upcall.h>
74 #include <sys/usched.h>
75 #include <sys/reg.h>
76
77 #include <vm/vm.h>
78 #include <vm/vm_param.h>
79 #include <sys/lock.h>
80 #include <vm/vm_kern.h>
81 #include <vm/vm_object.h>
82 #include <vm/vm_page.h>
83 #include <vm/vm_map.h>
84 #include <vm/vm_pager.h>
85 #include <vm/vm_extern.h>
86
87 #include <sys/thread2.h>
88 #include <sys/mplock2.h>
89
90 #include <sys/user.h>
91 #include <sys/exec.h>
92 #include <sys/cons.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #include <machine/cpu.h>
97 #include <machine/clock.h>
98 #include <machine/specialreg.h>
99 #if JG
100 #include <machine/bootinfo.h>
101 #endif
102 #include <machine/md_var.h>
103 #include <machine/metadata.h>
104 #include <machine/pc/bios.h>
105 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
106 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
107 #include <machine/smp.h>
108 #ifdef PERFMON
109 #include <machine/perfmon.h>
110 #endif
111 #include <machine/cputypes.h>
112
113 #ifdef OLD_BUS_ARCH
114 #include <bus/isa/isa_device.h>
115 #endif
116 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
117 #include <bus/isa/rtc.h>
118 #include <sys/random.h>
119 #include <sys/ptrace.h>
120 #include <machine/sigframe.h>
121
122 #include <sys/machintr.h>
123
124 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
125
126 extern void init386(int first);
127 extern void dblfault_handler(void);
128 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
129
130 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
131 extern void identify_cpu(void);
132 #if JG
133 extern void finishidentcpu(void);
134 #endif
135 extern void panicifcpuunsupported(void);
136
137 static void cpu_startup(void *);
138 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
139 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
140 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
141 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
142 #ifdef DIRECTIO
143 extern void ffs_rawread_setup(void);
144 #endif /* DIRECTIO */
145 static void init_locks(void);
146
147 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
148
149 #ifdef DDB
150 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
151 #endif
152
153 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU] __aligned(4096); /* XXX */
154
155 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
156 u_long  atdevbase;
157 #ifdef SMP
158 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
159 #else
160 int64_t tsc_offsets[1];
161 #endif
162
163 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
164 extern int swtch_optim_stats;
165 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
166         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
167 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
168         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
169 #endif
170
171 int physmem = 0;
172
173 u_long ebda_addr = 0;
174
175 static int
176 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
177 {
178         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
179         return (error);
180 }
181
182 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
183         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
184
185 static int
186 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
187 {
188         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
189                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
190         return (error);
191 }
192
193 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
194         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
195
196 static int
197 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
198 {
199         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
200                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
201         return (error);
202 }
203
204 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
205         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
206
207 vm_paddr_t Maxmem;
208 vm_paddr_t Realmem;
209
210 /*
211  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
212  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
213  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
214  * PHYSSEG entries.
215  */
216 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
217
218 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
219 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
220
221 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
222 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
223 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
224
225 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
226 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
227 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
228 static struct trapframe proc0_tf;
229
230 static void
231 cpu_startup(void *dummy)
232 {
233         caddr_t v;
234         vm_size_t size = 0;
235         vm_offset_t firstaddr;
236
237         if (boothowto & RB_VERBOSE)
238                 bootverbose++;
239
240         /*
241          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
242          */
243         kprintf("%s", version);
244         startrtclock();
245         printcpuinfo();
246         panicifcpuunsupported();
247 #ifdef PERFMON
248         perfmon_init();
249 #endif
250         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
251                 (intmax_t)Realmem,
252                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
253         /*
254          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
255          */
256         if (bootverbose) {
257                 int indx;
258
259                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
260                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
261                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
262
263                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
264                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
265                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
266                                 (intmax_t)size1,
267                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
268                 }
269         }
270
271         /*
272          * Allocate space for system data structures.
273          * The first available kernel virtual address is in "v".
274          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
275          * As pages of memory are allocated and cleared,
276          * "firstaddr" is incremented.
277          * An index into the kernel page table corresponding to the
278          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
279          */
280
281         /*
282          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
283          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
284          * addresses to the various data structures.
285          */
286         firstaddr = 0;
287 again:
288         v = (caddr_t)firstaddr;
289
290 #define valloc(name, type, num) \
291             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
292 #define valloclim(name, type, num, lim) \
293             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
294
295         /*
296          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
297          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
298          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
299          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
300          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
301          * maxbcache bytes.
302          *
303          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
304          */
305         if (nbuf == 0) {
306                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
307                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
308
309                 nbuf = 50;
310                 if (kbytes > 4096)
311                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
312                 if (kbytes > 65536)
313                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
314                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
315                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
316         }
317
318         /*
319          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
320          * kernel_map.
321          */
322         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
323                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
324                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
325         }
326
327         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
328 #ifdef NSWBUF_MIN
329         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
330                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
331 #endif
332 #ifdef DIRECTIO
333         ffs_rawread_setup();
334 #endif
335
336         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
337         valloc(buf, struct buf, nbuf);
338
339         /*
340          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
341          */
342         if (firstaddr == 0) {
343                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
344                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
345                 if (firstaddr == 0)
346                         panic("startup: no room for tables");
347                 goto again;
348         }
349
350         /*
351          * End of second pass, addresses have been assigned
352          */
353         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
354                 panic("startup: table size inconsistency");
355
356         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
357                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
358         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
359                       (nbuf*BKVASIZE));
360         buffer_map.system_map = 1;
361         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
362                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
363         pager_map.system_map = 1;
364
365 #if defined(USERCONFIG)
366         userconfig();
367         cninit();               /* the preferred console may have changed */
368 #endif
369
370         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
371                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count),
372                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024 / 1024);
373
374         /*
375          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
376          */
377         bufinit();
378         vm_pager_bufferinit();
379
380 #ifdef SMP
381         /*
382          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
383          */
384         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
385         mp_announce();
386 #endif  /* SMP */
387         cpu_setregs();
388 }
389
390 /*
391  * Send an interrupt to process.
392  *
393  * Stack is set up to allow sigcode stored
394  * at top to call routine, followed by kcall
395  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
396  * resets the signal mask, the stack, and the
397  * frame pointer, it returns to the user
398  * specified pc, psl.
399  */
400 void
401 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
402 {
403         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
404         struct proc *p = lp->lwp_proc;
405         struct trapframe *regs;
406         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
407         struct sigframe sf, *sfp;
408         int oonstack;
409         char *sp;
410
411         regs = lp->lwp_md.md_regs;
412         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
413
414         /* Save user context */
415         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
416         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
417         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
418         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
419         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
420         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
421
422         /* Make the size of the saved context visible to userland */
423         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
424
425         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
426         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
427                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
428
429         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
430         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
431             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
432                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
433                               sizeof(struct sigframe));
434                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
435         } else {
436                 /* We take red zone into account */
437                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
438         }
439
440         /* Align to 16 bytes */
441         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
442
443         /* Translate the signal is appropriate */
444         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
445                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
446                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
447         }
448
449         /*
450          * Build the argument list for the signal handler.
451          *
452          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
453          */
454         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
455         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
456
457         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
458                 /*
459                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
460                  *
461                  * action(signo, siginfo, ucontext)
462                  */
463                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
464                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
465                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
466
467                 /* fill siginfo structure */
468                 sf.sf_si.si_signo = sig;
469                 sf.sf_si.si_code = code;
470                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
471         } else {
472                 /*
473                  * Old FreeBSD-style arguments.
474                  *
475                  * handler (signo, code, [uc], addr)
476                  */
477                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
478                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
479                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
480         }
481
482         /*
483          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
484          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
485          * eflags.
486          */
487 #if JG
488         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
489                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
490                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
491
492                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
493                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
494                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
495                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
496
497                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
498                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
499                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
500                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
501
502                 /*
503                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
504                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
505                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
506                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
507                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
508                  */
509                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
510         }
511 #endif
512
513         /*
514          * Save the FPU state and reinit the FP unit
515          */
516         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
517
518         /*
519          * Copy the sigframe out to the user's stack.
520          */
521         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
522                 /*
523                  * Something is wrong with the stack pointer.
524                  * ...Kill the process.
525                  */
526                 sigexit(lp, SIGILL);
527         }
528
529         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
530         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
531
532         /*
533          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
534          * on function entry
535          */
536         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
537
538         /*
539          * 64 bit mode has a code and stack selector but
540          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
541          * stored in-context.
542          */
543         regs->tf_cs = _ucodesel;
544         regs->tf_ss = _udatasel;
545 }
546
547 /*
548  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
549  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
550  * issue.
551  *
552  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
553  * bad idea?
554  */
555 int
556 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
557 {
558         frame->tf_cs = _ucodesel;
559         frame->tf_ss = _udatasel;
560         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
561         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
562         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
563
564         return(0);
565 }
566
567 /*
568  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
569  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
570  */
571 int
572 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
573 {
574         return(0);
575 }
576
577 /*
578  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
579  *
580  * System call to cleanup state after a signal
581  * has been taken.  Reset signal mask and
582  * stack state from context left by sendsig (above).
583  * Return to previous pc and psl as specified by
584  * context left by sendsig. Check carefully to
585  * make sure that the user has not modified the
586  * state to gain improper privileges.
587  *
588  * MPSAFE
589  */
590 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
591 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
592
593 int
594 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
595 {
596         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
597         struct proc *p = lp->lwp_proc;
598         struct trapframe *regs;
599         ucontext_t uc;
600         ucontext_t *ucp;
601         register_t rflags;
602         int cs;
603         int error;
604
605         /*
606          * We have to copy the information into kernel space so userland
607          * can't modify it while we are sniffing it.
608          */
609         regs = lp->lwp_md.md_regs;
610         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
611         if (error)
612                 return (error);
613         ucp = &uc;
614         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
615
616         /* VM (8086) mode not supported */
617         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
618
619 #if JG
620         if (eflags & PSL_VM) {
621                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
622                 struct vm86_kernel *vm86;
623
624                 /*
625                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
626                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
627                  */
628                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
629                         return (EINVAL);
630                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
631                 if (vm86->vm86_inited == 0)
632                         return (EINVAL);
633
634                 /* go back to user mode if both flags are set */
635                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
636                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
637
638                 if (vm86->vm86_has_vme) {
639                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
640                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
641                 } else {
642                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
643                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
644                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
645                 }
646                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
647                 tf->tf_eflags = eflags;
648                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
649                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
650                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
651                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
652                 tf->tf_ds = _udatasel;
653                 tf->tf_es = _udatasel;
654                 tf->tf_fs = _udatasel;
655                 tf->tf_gs = _udatasel;
656         } else
657 #endif
658         {
659                 /*
660                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
661                  */
662                 /*
663                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
664                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
665                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
666                  * the signal context during signal handling and there is no
667                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
668                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
669                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
670                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
671                  */
672                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
673                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
674                         return(EINVAL);
675                 }
676
677                 /*
678                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
679                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
680                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
681                  */
682                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
683                 if (!CS_SECURE(cs)) {
684                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
685                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
686                         return(EINVAL);
687                 }
688                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
689         }
690
691         /*
692          * Restore the FPU state from the frame
693          */
694         crit_enter();
695         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
696
697         /*
698          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
699          * semantics against system calls.
700          */
701         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
702                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
703
704         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
705                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
706         else
707                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
708
709         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
710         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
711         crit_exit();
712         return(EJUSTRETURN);
713 }
714
715 /*
716  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
717  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
718  * already been pushed on the stack.
719  */
720 struct upc_frame {
721         register_t      rax;
722         register_t      rcx;
723         register_t      rdx;
724         register_t      flags;
725         register_t      oldip;
726 };
727
728 void
729 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
730 {
731         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
732         struct trapframe *regs;
733         struct upcall upcall;
734         struct upc_frame upc_frame;
735         int     crit_count = 0;
736
737         /*
738          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
739          * context, switch back to the virtual kernel context before
740          * trying to post the signal.
741          */
742         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
743                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
744                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
745         }
746
747         /*
748          * Get the upcall data structure
749          */
750         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
751             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
752         ) {
753                 vu->vu_pending = 0;
754                 kprintf("bad upcall address\n");
755                 return;
756         }
757
758         /*
759          * If the data structure is already marked pending or has a critical
760          * section count, mark the data structure as pending and return 
761          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
762          */
763         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
764                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
765                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
766                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
767                                 sizeof(upcall.upc_pending));
768                 }
769                 return;
770         }
771
772         /*
773          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
774          *
775          * Bump our critical section count and set or clear the
776          * user pending flag depending on whether more upcalls are
777          * pending.  The user will be responsible for calling 
778          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
779          */
780         vu->vu_pending = 0;
781         upcall.upc_pending = morepending;
782         ++crit_count;
783         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
784                 sizeof(upcall.upc_pending));
785         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
786                 sizeof(int));
787
788         /*
789          * Construct a stack frame and issue the upcall
790          */
791         regs = lp->lwp_md.md_regs;
792         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
793         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
794         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
795         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
796         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
797         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
798             sizeof(upc_frame)) != 0) {
799                 kprintf("bad stack on upcall\n");
800         } else {
801                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
802                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
803                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
804                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
805                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
806         }
807 }
808
809 /*
810  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
811  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
812  * being overwritten by the syscall return value.
813  *
814  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
815  * and the function pointer in %eax.  
816  */
817 int
818 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
819 {
820         struct upc_frame upc_frame;
821         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
822         struct trapframe *regs;
823         int error;
824         struct upcall upcall;
825         int crit_count;
826
827         regs = lp->lwp_md.md_regs;
828
829         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
830         if (error == 0) {
831             if (vu) {
832                 /*
833                  * This jumps us to the next ready context.
834                  */
835                 vu->vu_pending = 0;
836                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
837                 crit_count = 0;
838                 if (error == 0)
839                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
840                 ++crit_count;
841                 if (error == 0)
842                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
843                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
844                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
845                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
846                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
847                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
848             } else {
849                 /*
850                  * This returns us to the originally interrupted code.
851                  */
852                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
853                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
854                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
855                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
856                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
857                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
858                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
859                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
860             }
861         }
862         if (error == 0)
863                 error = EJUSTRETURN;
864         return(error);
865 }
866
867 /*
868  * Machine dependent boot() routine
869  *
870  * I haven't seen anything to put here yet
871  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
872  */
873 void
874 cpu_boot(int howto)
875 {
876 }
877
878 /*
879  * Shutdown the CPU as much as possible
880  */
881 void
882 cpu_halt(void)
883 {
884         for (;;)
885                 __asm__ __volatile("hlt");
886 }
887
888 /*
889  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
890  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
891  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
892  *
893  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
894  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
895  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
896  * critical section.
897  *
898  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
899  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
900  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
901  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
902  *
903  * NOTE: cpu_idle_hlt again defaults to 2 (use ACPI sleep states).  Set to
904  *       1 to just use hlt and for debugging purposes.
905  *
906  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
907  *       must occur before it starts using ACPI halt.
908  */
909 static int      cpu_idle_hlt = 2;
910 static int      cpu_idle_hltcnt;
911 static int      cpu_idle_spincnt;
912 static u_int    cpu_idle_repeat = 4;
913 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
914     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
915 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
916     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
917 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
918     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
919 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
920     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
921
922 static void
923 cpu_idle_default_hook(void)
924 {
925         /*
926          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
927          * following the sti.
928          */
929         __asm __volatile("sti; hlt");
930 }
931
932 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
933 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
934
935 void
936 cpu_idle(void)
937 {
938         globaldata_t gd = mycpu;
939         struct thread *td = gd->gd_curthread;
940         int reqflags;
941         int quick;
942
943         crit_exit();
944         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
945         for (;;) {
946                 /*
947                  * See if there are any LWKTs ready to go.
948                  */
949                 lwkt_switch();
950
951                 /*
952                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
953                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
954                  * splz() does the job.
955                  *
956                  * cpu_idle_hlt:
957                  *      0       Never halt, just spin
958                  *
959                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
960                  *              This typically eats more power than the
961                  *              ACPI halt.
962                  *
963                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
964                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
965                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
966                  *
967                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
968                  *              eats the least amount of power but the cpu
969                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
970                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
971                  *
972                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
973                  *       section.
974                  *
975                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
976                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
977                  *       it overflows.
978                  */
979                 ++gd->gd_idle_repeat;
980                 reqflags = gd->gd_reqflags;
981                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
982                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
983                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
984
985                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
986                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
987                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags);
988                         ++cpu_idle_hltcnt;
989                 } else if (cpu_idle_hlt) {
990                         __asm __volatile("cli");
991                         splz();
992                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
993                                 if (quick)
994                                         cpu_idle_default_hook();
995                                 else
996                                         cpu_idle_hook();
997                         }
998                         __asm __volatile("sti");
999                         ++cpu_idle_hltcnt;
1000                 } else {
1001                         splz();
1002                         __asm __volatile("sti");
1003                         ++cpu_idle_spincnt;
1004                 }
1005         }
1006 }
1007
1008 #ifdef SMP
1009
1010 /*
1011  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1012  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1013  * we let it spin.
1014  */
1015 void
1016 cpu_spinlock_contested(void)
1017 {
1018         cpu_pause();
1019 }
1020
1021 #endif
1022
1023 /*
1024  * Clear registers on exec
1025  */
1026 void
1027 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1028 {
1029         struct thread *td = curthread;
1030         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1031         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1032         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1033
1034         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1035         user_ldt_free(pcb);
1036   
1037         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1038         regs->tf_rip = entry;
1039         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1040         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1041         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1042         regs->tf_ss = _udatasel;
1043         regs->tf_cs = _ucodesel;
1044         regs->tf_rbx = ps_strings;
1045
1046         /*
1047          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1048          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1049          */
1050         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1051                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1052                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1053                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1054                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1055                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1056                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1057                 if (pcb == td->td_pcb) {
1058                         /*
1059                          * Clear the debug registers on the running
1060                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1061                          * the next process we switch to.
1062                          */
1063                         reset_dbregs();
1064                 }
1065                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1066         }
1067
1068         /*
1069          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1070          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1071          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1072          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1073          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1074          */
1075         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1076
1077         /*
1078          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1079          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1080          *       may panic in npxdna().
1081          */
1082         crit_enter();
1083         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1084
1085         /*
1086          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1087          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1088          *       code knows what the current MSR values are.
1089          */
1090         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1091         pcb->pcb_gsbase = 0;
1092         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1093         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1094         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1095         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1096
1097         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1098         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1099         crit_exit();
1100
1101         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1102         pcb->pcb_es = _udatasel;
1103         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1104         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1105 }
1106
1107 void
1108 cpu_setregs(void)
1109 {
1110         register_t cr0;
1111
1112         cr0 = rcr0();
1113         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1114         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1115         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1116         load_cr0(cr0);
1117         load_gs(_udatasel);
1118 }
1119
1120 static int
1121 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1122 {
1123         int error;
1124         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1125                 req);
1126         if (!error && req->newptr)
1127                 resettodr();
1128         return (error);
1129 }
1130
1131 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1132         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1133
1134 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1135         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1136
1137 #if JG
1138 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1139         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1140 #endif
1141
1142 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1143         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1144
1145 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1146 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1147         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1148
1149 /*
1150  * Initialize 386 and configure to run kernel
1151  */
1152
1153 /*
1154  * Initialize segments & interrupt table
1155  */
1156
1157 int _default_ldt;
1158 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1159 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1160 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1161 #if JG
1162 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1163 #endif
1164
1165 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1166 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1167
1168 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1169 extern int has_f00f_bug;
1170 #endif
1171
1172 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1173 void *proc0paddr;
1174 /* JG alignment? */
1175 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1176
1177
1178 /* software prototypes -- in more palatable form */
1179 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1180 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1181 {       0x0,                    /* segment base address  */
1182         0x0,                    /* length */
1183         0,                      /* segment type */
1184         0,                      /* segment descriptor priority level */
1185         0,                      /* segment descriptor present */
1186         0,                      /* long */
1187         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1188         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1189 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1190 {       0x0,                    /* segment base address  */
1191         0xfffff,                /* length - all address space */
1192         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1193         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1194         1,                      /* segment descriptor present */
1195         1,                      /* long */
1196         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1197         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1198 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1199 {       0x0,                    /* segment base address  */
1200         0xfffff,                /* length - all address space */
1201         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1202         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1203         1,                      /* segment descriptor present */
1204         1,                      /* long */
1205         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1206         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1207 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1208 {       0x0,                    /* segment base address  */
1209         0xfffff,                /* length - all address space */
1210         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1211         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1212         1,                      /* segment descriptor present */
1213         0,                      /* long */
1214         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1215         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1216 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1217 {       0x0,                    /* segment base address  */
1218         0xfffff,                /* length - all address space */
1219         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1220         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1221         1,                      /* segment descriptor present */
1222         0,                      /* long */
1223         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1224         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1225 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1226 {       0x0,                    /* segment base address  */
1227         0xfffff,                /* length - all address space */
1228         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1229         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1230         1,                      /* segment descriptor present */
1231         1,                      /* long */
1232         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1233         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1234 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1235 {
1236         0x0,                    /* segment base address */
1237         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1238         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1239         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1240         1,                      /* segment descriptor present */
1241         0,                      /* long */
1242         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1243         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1244 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1245 {       0x0,                    /* segment base address  */
1246         0x0,                    /* length */
1247         0,                      /* segment type */
1248         0,                      /* segment descriptor priority level */
1249         0,                      /* segment descriptor present */
1250         0,                      /* long */
1251         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1252         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1253 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1254 {       0x0,                    /* segment base address  */
1255         0xfffff,                /* length - all address space */
1256         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1257         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1258         1,                      /* segment descriptor present */
1259         0,                      /* long */
1260         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1261         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1262 };
1263
1264 void
1265 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1266 {
1267         struct gate_descriptor *ip;
1268
1269         ip = idt + idx;
1270         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1271         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1272         ip->gd_ist = ist;
1273         ip->gd_xx = 0;
1274         ip->gd_type = typ;
1275         ip->gd_dpl = dpl;
1276         ip->gd_p = 1;
1277         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1278 }
1279
1280 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1281
1282 extern inthand_t
1283         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1284         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1285         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1286         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1287         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1288         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1289
1290 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1291 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1292 #endif
1293
1294 void
1295 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1296 {
1297         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1298         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1299         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1300         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1301         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1302         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1303         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1304 }
1305
1306 void
1307 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1308 {
1309
1310         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1311         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1312         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1313         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1314         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1315         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1316         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1317         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1318         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1319         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1320 }
1321
1322 void
1323 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1324     struct system_segment_descriptor *sd)
1325 {
1326
1327         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1328         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1329         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1330         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1331         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1332         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1333         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1334         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1335 }
1336
1337 u_int basemem;
1338
1339 /*
1340  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1341  * available physical memory in the system, then test this memory and
1342  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1343  *
1344  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1345  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1346  *
1347  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1348  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1349  *
1350  * XXX first should be vm_paddr_t.
1351  */
1352 static void
1353 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1354 {
1355         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1356         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1357         u_long physmem_tunable;
1358         pt_entry_t *pte;
1359         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1360         u_int32_t smapsize;
1361         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1362
1363         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1364         basemem = 0;
1365         physmap_idx = 0;
1366
1367         /*
1368          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1369          *
1370          * subr_module.c says:
1371          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1372          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1373          */
1374         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1375             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1376         if (smapbase == NULL)
1377                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1378
1379         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1380         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1381
1382         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1383                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1384                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1385                             smap->type, smap->base, smap->length);
1386
1387                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1388                         continue;
1389
1390                 if (smap->length == 0)
1391                         continue;
1392
1393                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1394                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1395                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1396                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1397                                                 "memory region, ignoring "
1398                                                 "second region\n");
1399                                 }
1400                                 continue;
1401                         }
1402                 }
1403                 Realmem += smap->length;
1404
1405                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1406                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1407                         continue;
1408                 }
1409
1410                 physmap_idx += 2;
1411                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1412                         kprintf("Too many segments in the physical "
1413                                 "address map, giving up\n");
1414                         break;
1415                 }
1416                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1417                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1418         }
1419
1420         /*
1421          * Find the 'base memory' segment for SMP
1422          */
1423         basemem = 0;
1424         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1425                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1426                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1427                         break;
1428                 }
1429         }
1430         if (basemem == 0)
1431                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1432
1433 #ifdef SMP
1434         /* make hole for AP bootstrap code */
1435         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1436
1437         /* Save EBDA address, if any */
1438         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1439         ebda_addr <<= 4;
1440 #endif
1441
1442         /*
1443          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1444          * highest page of the physical address space.  It should be
1445          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1446          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1447          */
1448         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1449
1450 #ifdef MAXMEM
1451         Maxmem = MAXMEM / 4;
1452 #endif
1453
1454         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1455                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1456
1457         /*
1458          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1459          * in the system.
1460          */
1461         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1462                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1463
1464         /*
1465          *
1466          */
1467         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1468                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1469                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1470         }
1471
1472         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1473             (boothowto & RB_VERBOSE))
1474                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1475
1476         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1477         pmap_bootstrap(&first);
1478
1479         /*
1480          * Size up each available chunk of physical memory.
1481          */
1482         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1483         pa_indx = 0;
1484         da_indx = 1;
1485         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1486         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1487         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1488         pte = CMAP1;
1489
1490         /*
1491          * Get dcons buffer address
1492          */
1493         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1494             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1495                 dcons_addr = 0;
1496
1497         /*
1498          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1499          * round up the start address and round down the end address.
1500          */
1501         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1502                 vm_paddr_t end;
1503
1504                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1505                 if (physmap[i + 1] < end)
1506                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1507                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1508                         int tmp, page_bad, full;
1509                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1510
1511                         full = FALSE;
1512                         /*
1513                          * block out kernel memory as not available.
1514                          */
1515                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1516                                 goto do_dump_avail;
1517
1518                         /*
1519                          * block out dcons buffer
1520                          */
1521                         if (dcons_addr > 0
1522                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1523                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1524                                 goto do_dump_avail;
1525
1526                         page_bad = FALSE;
1527
1528                         /*
1529                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1530                          */
1531                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1532                         cpu_invltlb();
1533
1534                         tmp = *(int *)ptr;
1535                         /*
1536                          * Test for alternating 1's and 0's
1537                          */
1538                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1539                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1540                                 page_bad = TRUE;
1541                         /*
1542                          * Test for alternating 0's and 1's
1543                          */
1544                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1545                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1546                                 page_bad = TRUE;
1547                         /*
1548                          * Test for all 1's
1549                          */
1550                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1551                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1552                                 page_bad = TRUE;
1553                         /*
1554                          * Test for all 0's
1555                          */
1556                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1557                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1558                                 page_bad = TRUE;
1559                         /*
1560                          * Restore original value.
1561                          */
1562                         *(int *)ptr = tmp;
1563
1564                         /*
1565                          * Adjust array of valid/good pages.
1566                          */
1567                         if (page_bad == TRUE)
1568                                 continue;
1569                         /*
1570                          * If this good page is a continuation of the
1571                          * previous set of good pages, then just increase
1572                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1573                          * Note that "end" points one higher than end,
1574                          * making the range >= start and < end.
1575                          * If we're also doing a speculative memory
1576                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1577                          * so that we keep going. The first bad page
1578                          * will terminate the loop.
1579                          */
1580                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1581                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1582                         } else {
1583                                 pa_indx++;
1584                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1585                                         kprintf(
1586                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1587                                         pa_indx--;
1588                                         full = TRUE;
1589                                         goto do_dump_avail;
1590                                 }
1591                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1592                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1593                         }
1594                         physmem++;
1595 do_dump_avail:
1596                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1597                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1598                         } else {
1599                                 da_indx++;
1600                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1601                                         da_indx--;
1602                                         goto do_next;
1603                                 }
1604                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1605                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1606                         }
1607 do_next:
1608                         if (full)
1609                                 break;
1610                 }
1611         }
1612         *pte = 0;
1613         cpu_invltlb();
1614
1615         /*
1616          * XXX
1617          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1618          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1619          * calculation, etc.).
1620          */
1621         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1622             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1623                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1624                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1625                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1626         }
1627
1628         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1629
1630         /* Trim off space for the message buffer. */
1631         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1632
1633         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1634
1635         /* Map the message buffer. */
1636         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1637                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1638                     off);
1639 }
1640
1641 #ifdef SMP
1642 #ifdef APIC_IO
1643 int apic_io_enable = 1; /* Enabled by default for kernels compiled w/APIC_IO */
1644 #else
1645 int apic_io_enable = 0; /* Disabled by default for kernels compiled without */
1646 #endif
1647 TUNABLE_INT("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1648 extern struct machintr_abi MachIntrABI_APIC;
1649 #endif
1650
1651 extern struct machintr_abi MachIntrABI_ICU;
1652 struct machintr_abi MachIntrABI;
1653
1654 /*
1655  * IDT VECTORS:
1656  *      0       Divide by zero
1657  *      1       Debug
1658  *      2       NMI
1659  *      3       BreakPoint
1660  *      4       OverFlow
1661  *      5       Bound-Range
1662  *      6       Invalid OpCode
1663  *      7       Device Not Available (x87)
1664  *      8       Double-Fault
1665  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1666  *      10      Invalid-TSS
1667  *      11      Segment not present
1668  *      12      Stack
1669  *      13      General Protection
1670  *      14      Page Fault
1671  *      15      Reserved
1672  *      16      x87 FP Exception pending
1673  *      17      Alignment Check
1674  *      18      Machine Check
1675  *      19      SIMD floating point
1676  *      20-31   reserved
1677  *      32-255  INTn/external sources
1678  */
1679 u_int64_t
1680 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1681 {
1682         caddr_t kmdp;
1683         int gsel_tss, x;
1684 #if JG
1685         int metadata_missing, off;
1686 #endif
1687         struct mdglobaldata *gd;
1688         u_int64_t msr;
1689
1690         /*
1691          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1692          */
1693         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1694         bzero(gd, sizeof(*gd));
1695
1696         /*
1697          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1698          * early in the boot sequence because the system assumes
1699          * that 'curthread' is never NULL.
1700          */
1701
1702         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1703         thread0.td_gd = &gd->mi;
1704
1705         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1706
1707 #if JG
1708         metadata_missing = 0;
1709         if (bootinfo.bi_modulep) {
1710                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1711                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1712         } else {
1713                 metadata_missing = 1;
1714         }
1715         if (bootinfo.bi_envp)
1716                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1717 #endif
1718
1719         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1720         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1721         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1722         if (kmdp == NULL)
1723                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1724         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1725         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1726 #ifdef DDB
1727         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1728         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1729 #endif
1730
1731         /*
1732          * Setup MachIntrABI
1733          * XXX: Where is the correct place for it?
1734          */
1735         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1736 #ifdef SMP
1737         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1738         if (apic_io_enable)
1739                 MachIntrABI = MachIntrABI_APIC;
1740 #endif
1741
1742         /*
1743          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1744          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1745          */
1746         ncpus = 1;
1747         ncpus2 = 1;
1748         ncpus_fit = 1;
1749         /* Init basic tunables, hz etc */
1750         init_param1();
1751
1752         /*
1753          * make gdt memory segments
1754          */
1755         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1756                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1757
1758         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1759
1760         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1761                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1762                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1763         }
1764         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1765             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1766
1767         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1768         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1769         lgdt(&r_gdt);
1770
1771         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1772         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1773         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1774
1775         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1776         cpu_gdinit(gd, 0);
1777         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1778         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1779         safepri = TDPRI_MAX;
1780
1781         /* spinlocks and the BGL */
1782         init_locks();
1783
1784         /* exceptions */
1785         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1786                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1787         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1788         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1789         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1790         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1791         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1792         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1793         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1794         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1795         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1796         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1797         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1798         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1799         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1800         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1801         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1802         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1803         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1804         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1805         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1806
1807         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1808         r_idt.rd_base = (long) idt;
1809         lidt(&r_idt);
1810
1811         /*
1812          * Initialize the console before we print anything out.
1813          */
1814         cninit();
1815
1816 #if JG
1817         if (metadata_missing)
1818                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1819 #endif
1820
1821 #if     NISA >0
1822         isa_defaultirq();
1823 #endif
1824         rand_initialize();
1825
1826 #ifdef DDB
1827         kdb_init();
1828         if (boothowto & RB_KDB)
1829                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1830 #endif
1831
1832 #if JG
1833         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1834         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1835         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1836 #endif
1837         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1838         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1839
1840         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1841         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1842                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1843                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1844         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1845         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
1846
1847         /* double fault stack */
1848         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
1849                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
1850                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
1851
1852         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1853         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
1854
1855         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1856         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1857         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1858         ltr(gsel_tss);
1859
1860         /* Set up the fast syscall stuff */
1861         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1862         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1863         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1864         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1865         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1866               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1867         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1868         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1869
1870         getmemsize(kmdp, physfree);
1871         init_param2(physmem);
1872
1873         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1874
1875         /* Map the message buffer. */
1876 #if JG
1877         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1878                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1879 #endif
1880
1881         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1882
1883
1884         /* transfer to user mode */
1885
1886         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1887         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1888         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1889
1890         load_ds(_udatasel);
1891         load_es(_udatasel);
1892         load_fs(_udatasel);
1893
1894         /* setup proc 0's pcb */
1895         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1896         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1897         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1898         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
1899
1900         /* Location of kernel stack for locore */
1901         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1906  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1907  * data space were allocated in locore.
1908  *
1909  * Note: the idlethread's cpl is 0
1910  *
1911  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1912  */
1913 void
1914 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1915 {
1916         if (cpu)
1917                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1918
1919         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1920                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1921                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1922                         0, &gd->mi);
1923         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1924         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1925         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1926         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1927 }
1928
1929 int
1930 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1931 {
1932         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1933             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1934                 return (TRUE);
1935         }
1936         return (FALSE);
1937 }
1938
1939 struct globaldata *
1940 globaldata_find(int cpu)
1941 {
1942         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1943         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1944 }
1945
1946 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1947 static void f00f_hack(void *unused);
1948 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1949
1950 static void
1951 f00f_hack(void *unused) 
1952 {
1953         struct gate_descriptor *new_idt;
1954         vm_offset_t tmp;
1955
1956         if (!has_f00f_bug)
1957                 return;
1958
1959         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1960
1961         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1962
1963         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1964         if (tmp == 0)
1965                 panic("kmem_alloc returned 0");
1966         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1967                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1968         /* Put the first seven entries in the lower page */
1969         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1970         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1971         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1972         lidt(&r_idt);
1973         idt = new_idt;
1974         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1975                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1976                 panic("vm_map_protect failed");
1977         return;
1978 }
1979 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1980
1981 int
1982 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1983 {
1984         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1985         return (0);
1986 }
1987
1988 int
1989 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1990 {
1991         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1992         return (0);
1993 }
1994
1995 int
1996 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1997 {
1998         struct trapframe *tp;
1999
2000         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2001         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2002         return (0);
2003 }
2004
2005 int
2006 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2007 {
2008         struct trapframe *tp;
2009
2010         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2011         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2012             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2013                 return (EINVAL);
2014         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2015         return (0);
2016 }
2017
2018 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2019 static void
2020 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2021 {
2022         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2023         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2024         int i;
2025
2026         /* FPU control/status */
2027         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2028         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2029         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2030         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2031         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2032         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2033         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2034         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2035
2036         /* FPU registers */
2037         for (i = 0; i < 8; ++i)
2038                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2039
2040         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2041 }
2042
2043 static void
2044 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2045 {
2046         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2047         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2048         int i;
2049
2050         /* FPU control/status */
2051         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2052         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2053         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2054         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2055         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2056         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2057         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2058         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2059
2060         /* FPU registers */
2061         for (i = 0; i < 8; ++i)
2062                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2063
2064         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2065 }
2066 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2067
2068 int
2069 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2070 {
2071 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2072         if (cpu_fxsr) {
2073                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2074                                 (struct save87 *)fpregs);
2075                 return (0);
2076         }
2077 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2078         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2079         return (0);
2080 }
2081
2082 int
2083 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2084 {
2085 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2086         if (cpu_fxsr) {
2087                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2088                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2089                 return (0);
2090         }
2091 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2092         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2093         return (0);
2094 }
2095
2096 int
2097 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2098 {
2099         if (lp == NULL) {
2100                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2101                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2102                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2103                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2104                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2105                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2106                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2107                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2108         } else {
2109                 struct pcb *pcb;
2110
2111                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2112                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2113                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2114                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2115                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2116                 dbregs->dr[4] = 0;
2117                 dbregs->dr[5] = 0;
2118                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2119                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2120         }
2121         return (0);
2122 }
2123
2124 int
2125 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2126 {
2127         if (lp == NULL) {
2128                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2129                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2130                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2131                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2132                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2133                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2134                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2135                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2136         } else {
2137                 struct pcb *pcb;
2138                 struct ucred *ucred;
2139                 int i;
2140                 uint64_t mask1, mask2;
2141
2142                 /*
2143                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2144                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2145                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2146                  * TRCTRAP.
2147                  */
2148                 /* JG this loop looks unreadable */
2149                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2150                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2151                  */
2152                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2153                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2154                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2155                  * carried to decide if it is safe and useful to
2156                  * provide access to that capability
2157                  */
2158                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2159                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2160                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2161                                 return (EINVAL);
2162                 
2163                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2164                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2165
2166                 /*
2167                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2168                  * process's address space.  If a process could do this, it
2169                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2170                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2171                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2172                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2173                  * uid 0.
2174                  *
2175                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2176                  * address space is written into from within the kernel
2177                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2178                  * from within kernel mode?
2179                  */
2180
2181                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2182                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2183                                 /* dr0 is enabled */
2184                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2185                                         return (EINVAL);
2186                         }
2187
2188                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2189                                 /* dr1 is enabled */
2190                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2191                                         return (EINVAL);
2192                         }
2193
2194                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2195                                 /* dr2 is enabled */
2196                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2197                                         return (EINVAL);
2198                         }
2199
2200                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2201                                 /* dr3 is enabled */
2202                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2203                                         return (EINVAL);
2204                         }
2205                 }
2206
2207                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2208                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2209                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2210                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2211                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2212                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2213
2214                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2215         }
2216
2217         return (0);
2218 }
2219
2220 /*
2221  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2222  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2223  */
2224 int
2225 user_dbreg_trap(void)
2226 {
2227         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2228         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2229         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2230         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2231         int i;
2232         
2233         dr7 = rdr7();
2234         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2235                 /*
2236                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2237                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2238                  * hardware debug registers
2239                  */
2240                 return 0;
2241         }
2242
2243         nbp = 0;
2244         dr6 = rdr6();
2245         bp = dr6 & 0xf;
2246
2247         if (bp == 0) {
2248                 /*
2249                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2250                  * trap was not caused by any of the debug registers
2251                  */
2252                 return 0;
2253         }
2254
2255         /*
2256          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2257          * which ones and if any of them are user space addresses
2258          */
2259
2260         if (bp & 0x01) {
2261                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2262         }
2263         if (bp & 0x02) {
2264                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2265         }
2266         if (bp & 0x04) {
2267                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2268         }
2269         if (bp & 0x08) {
2270                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2271         }
2272
2273         for (i=0; i<nbp; i++) {
2274                 if (addr[i] <
2275                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2276                         /*
2277                          * addr[i] is in user space
2278                          */
2279                         return nbp;
2280                 }
2281         }
2282
2283         /*
2284          * None of the breakpoints are in user space.
2285          */
2286         return 0;
2287 }
2288
2289
2290 #ifndef DDB
2291 void
2292 Debugger(const char *msg)
2293 {
2294         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2295 }
2296 #endif /* no DDB */
2297
2298 #ifdef DDB
2299
2300 /*
2301  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2302  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2303  * called inside DDB.
2304  *
2305  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2306  */
2307
2308 #undef inb
2309 #undef outb
2310
2311 /* silence compiler warnings */
2312 u_char inb(u_int);
2313 void outb(u_int, u_char);
2314
2315 u_char
2316 inb(u_int port)
2317 {
2318         u_char  data;
2319         /*
2320          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2321          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2322          * if we tell it to load (u_short) port.
2323          */
2324         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2325         return (data);
2326 }
2327
2328 void
2329 outb(u_int port, u_char data)
2330 {
2331         u_char  al;
2332         /*
2333          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2334          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2335          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2336          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2337          */
2338         al = data;
2339         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2340 }
2341
2342 #endif /* DDB */
2343
2344
2345
2346 #include "opt_cpu.h"
2347
2348
2349 /*
2350  * initialize all the SMP locks
2351  */
2352
2353 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2354 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2355
2356 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2357 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2358
2359 /* critical region around INTR() routines */
2360 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2361
2362 /* lock region used by kernel profiling */
2363 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2364
2365 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2366 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2367
2368 /* lock regions around the clock hardware */
2369 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2370
2371 static void
2372 init_locks(void)
2373 {
2374 #ifdef SMP
2375         /*
2376          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2377          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2378          */
2379         cpu_get_initial_mplock();
2380 #endif
2381         /* DEPRECATED */
2382         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2383         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2384         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2385         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2386         spin_lock_init(&com_spinlock);
2387         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2388
2389         /* our token pool needs to work early */
2390         lwkt_token_pool_init();
2391 }
2392