sys/platform/pc32/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * William Jolitz and Don Ahn.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
  38  */
  39
  40 /*
  41  * Routines to handle clock hardware.
  42  */
  43
  44 /*
  45  * inittodr, settodr and support routines written
  46  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  47  *
  48  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  49  */
  50
  51 #include "use_apm.h"
  52 #include "opt_clock.h"
  53
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/eventhandler.h>
  57 #include <sys/time.h>
  58 #include <sys/kernel.h>
  59 #include <sys/bus.h>
  60 #ifndef SMP
  61 #include <sys/lock.h>
  62 #endif
  63 #include <sys/sysctl.h>
  64 #include <sys/cons.h>
  65 #include <sys/systimer.h>
  66 #include <sys/globaldata.h>
  67 #include <sys/thread2.h>
  68 #include <sys/systimer.h>
  69 #include <sys/machintr.h>
  70 #include <sys/interrupt.h>
  71
  72 #include <machine/clock.h>
  73 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  74 #endif
  75 #include <machine/cputypes.h>
  76 #include <machine/frame.h>
  77 #include <machine/ipl.h>
  78 #include <machine/limits.h>
  79 #include <machine/md_var.h>
  80 #include <machine/psl.h>
  81 #include <machine/segments.h>
  82 #include <machine/smp.h>
  83 #include <machine/specialreg.h>
  84
  85 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
  86 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
  87 #include <machine_base/icu/icu.h>
  88 #include <bus/isa/isa.h>
  89 #include <bus/isa/rtc.h>
  90 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
  91
  92 #include <machine/intr_machdep.h>
  93
  94 static void i8254_restore(void);
  95 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
  96
  97 /*
  98  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
  99  * can use a simple formula for leap years.
 100  */
 101 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 102 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 103
 104 #ifndef TIMER_FREQ
 105 #define TIMER_FREQ   1193182
 106 #endif
 107
 108 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 109 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 110
 111 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 112 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 113 int     tsc_present;
 114 int64_t tsc_frequency;
 115 int     tsc_is_broken;
 116 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 117 int     timer0_running;
 118 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 119 enum tstate timer0_state;
 120 enum tstate timer1_state;
 121 enum tstate timer2_state;
 122
 123 static  int     beeping = 0;
 124 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 125 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 126 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 127 static  int     rtc_loaded;
 128
 129 static int i8254_cputimer_div;
 130
 131 static int i8254_nointr;
 132 static int i8254_intr_disable = 1;
 133 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
 134
 135 static struct callout sysbeepstop_ch;
 136
 137 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 138 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 139 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 140
 141 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 142     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 143     "i8254",
 144     CPUTIMER_PRI_8254,
 145     0,
 146     i8254_cputimer_count,
 147     cputimer_default_fromhz,
 148     cputimer_default_fromus,
 149     i8254_cputimer_construct,
 150     i8254_cputimer_destruct,
 151     TIMER_FREQ,
 152     0, 0, 0
 153 };
 154
 155 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
 156 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
 157 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
 158
 159 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
 160     .freq = TIMER_FREQ,
 161     .reload = i8254_intr_reload,
 162     .enable = cputimer_intr_default_enable,
 163     .config = i8254_intr_config,
 164     .restart = cputimer_intr_default_restart,
 165     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
 166     .initclock = i8254_intr_initclock,
 167     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 168     .name = "i8254",
 169     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
 170     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
 171     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
 172 };
 173
 174 /*
 175  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 176  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 177  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 178  * pending.
 179  *
 180  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
 181  */
 182 static void
 183 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
 184 {
 185         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
 186         struct globaldata *gd = mycpu;
 187 #ifdef SMP
 188         struct globaldata *gscan;
 189         int n;
 190 #endif
 191
 192         /*
 193          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 194          */
 195         timer0_running = 0;
 196
 197         /*
 198          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 199          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 200          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
 201          */
 202         sysclock_count = sys_cputimer->count();
 203 #ifdef SMP
 204         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 205             gscan = globaldata_find(n);
 206             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 207                 continue;
 208             if (gscan != gd) {
 209                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr,
 210                                 &sysclock_count, 1);
 211             } else {
 212                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 213             }
 214         }
 215 #else
 216         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
 217             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 218 #endif
 219 }
 220
 221
 222 /*
 223  * NOTE! not MP safe.
 224  */
 225 int
 226 acquire_timer2(int mode)
 227 {
 228         if (timer2_state != RELEASED)
 229                 return (-1);
 230         timer2_state = ACQUIRED;
 231
 232         /*
 233          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 234          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 235          * knew the rate.
 236          */
 237         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 238         return (0);
 239 }
 240
 241 int
 242 release_timer2(void)
 243 {
 244         if (timer2_state != ACQUIRED)
 245                 return (-1);
 246         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 247         timer2_state = RELEASED;
 248         return (0);
 249 }
 250
 251 #include "opt_ddb.h"
 252 #ifdef DDB
 253 #include <ddb/ddb.h>
 254
 255 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 256 {
 257         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 258                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 259                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 260                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 261 }
 262 #endif /* DDB */
 263
 264 /*
 265  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 266  */
 267 static
 268 sysclock_t
 269 i8254_cputimer_count(void)
 270 {
 271         static __uint16_t cputimer_last;
 272         __uint16_t count;
 273         sysclock_t ret;
 274
 275         clock_lock();
 276         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 277         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 278         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 279         count = -count;                                 /* -> countup */
 280         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 281                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 282         ret = i8254_cputimer.base | count;
 283         cputimer_last = count;
 284         clock_unlock();
 285         return(ret);
 286 }
 287
 288 /*
 289  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 290  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 291  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 292  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 293  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 294  */
 295 static void
 296 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
 297 {
 298     int freq;
 299     int div;
 300
 301     /*
 302      * Will a simple divide do the trick?
 303      */
 304     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
 305     freq = cti->freq * div;
 306
 307     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 308         i8254_cputimer_div = div;
 309     else
 310         i8254_cputimer_div = 0;
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 315  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 316  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 317  *
 318  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 319  */
 320 static void
 321 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
 322 {
 323     __uint16_t count;
 324
 325     if (i8254_cputimer_div)
 326         reload /= i8254_cputimer_div;
 327     else
 328         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
 329
 330     if ((int)reload < 2)
 331         reload = 2;
 332
 333     clock_lock();
 334     if (timer0_running) {
 335         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 336         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 337         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 338         if (reload < count) {
 339             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 340             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 341             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 342         }
 343     } else {
 344         timer0_running = 1;
 345         if (reload > 0xFFFF)
 346             reload = 0;         /* full count */
 347         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 348         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 349         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 350     }
 351     clock_unlock();
 352 }
 353
 354 /*
 355  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
 356  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
 357  *                     but do a thread switch in the loop
 358  *
 359  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 360  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 361  */
 362 static void
 363 DODELAY(int n, int doswitch)
 364 {
 365         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 366
 367 #ifdef DELAYDEBUG
 368         int getit_calls = 1;
 369         int n1;
 370         static int state = 0;
 371
 372         if (state == 0) {
 373                 state = 1;
 374                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 375                         DELAY(n1);
 376                 state = 2;
 377         }
 378         if (state == 1)
 379                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
 380 #endif
 381         /*
 382          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 383          * early for console i/o.
 384          */
 385         if (timer0_state == RELEASED)
 386                 i8254_restore();
 387
 388         /*
 389          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 390          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 391          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 392          * number of microseconds.
 393          */
 394         prev_tick = sys_cputimer->count();
 395         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 396                      1000000;
 397
 398         /*
 399          * Loop until done.
 400          */
 401         while (ticks_left > 0) {
 402                 tick = sys_cputimer->count();
 403 #ifdef DELAYDEBUG
 404                 ++getit_calls;
 405 #endif
 406                 delta = tick - prev_tick;
 407                 prev_tick = tick;
 408                 if (delta < 0)
 409                         delta = 0;
 410                 ticks_left -= delta;
 411                 if (doswitch && ticks_left > 0)
 412                         lwkt_switch();
 413                 cpu_pause();
 414         }
 415 #ifdef DELAYDEBUG
 416         if (state == 1)
 417                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 418                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 419 #endif
 420 }
 421
 422 /*
 423  * DELAY() never switches
 424  */
 425 void
 426 DELAY(int n)
 427 {
 428         DODELAY(n, 0);
 429 }
 430
 431 int
 432 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
 433 {
 434         sysclock_t delta;
 435         int us;
 436
 437         if (tdd->started == 0) {
 438                if (timer0_state == RELEASED)
 439                        i8254_restore();
 440                tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
 441                tdd->started = 1;
 442                return(0);
 443         }
 444         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
 445         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
 446              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
 447         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
 448                            1000000;
 449         tdd->us -= us;
 450         return (tdd->us < 0);
 451 }
 452
 453 /*
 454  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
 455  * from a hard interrupt.
 456  */
 457 void
 458 DRIVERSLEEP(int usec)
 459 {
 460         globaldata_t gd = mycpu;
 461
 462         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks_wr) {
 463                 DODELAY(usec, 0);
 464         } else {
 465                 DODELAY(usec, 1);
 466         }
 467 }
 468
 469 static void
 470 sysbeepstop(void *chan)
 471 {
 472         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 473         beeping = 0;
 474         release_timer2();
 475 }
 476
 477 int
 478 sysbeep(int pitch, int period)
 479 {
 480         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 481                 return(-1);
 482         if (sysbeep_enable == 0)
 483                 return(-1);
 484         /*
 485          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 486          */
 487         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 488         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 489         if (!beeping) {
 490                 /* enable counter2 output to speaker */
 491                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 492                 beeping = period;
 493                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 494         }
 495         return (0);
 496 }
 497
 498 /*
 499  * RTC support routines
 500  */
 501
 502 int
 503 rtcin(int reg)
 504 {
 505         u_char val;
 506
 507         crit_enter();
 508         outb(IO_RTC, reg);
 509         inb(0x84);
 510         val = inb(IO_RTC + 1);
 511         inb(0x84);
 512         crit_exit();
 513         return (val);
 514 }
 515
 516 static __inline void
 517 writertc(u_char reg, u_char val)
 518 {
 519         crit_enter();
 520         inb(0x84);
 521         outb(IO_RTC, reg);
 522         inb(0x84);
 523         outb(IO_RTC + 1, val);
 524         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 525         crit_exit();
 526 }
 527
 528 static __inline int
 529 readrtc(int port)
 530 {
 531         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 532 }
 533
 534 static u_int
 535 calibrate_clocks(void)
 536 {
 537         u_int64_t old_tsc;
 538         u_int count, prev_count, tot_count;
 539         int sec, start_sec, timeout;
 540
 541         if (bootverbose)
 542                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
 543         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 544                 goto fail;
 545         timeout = 100000000;
 546
 547         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 548         for (;;) {
 549                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 550                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 551                         break;
 552                 }
 553                 if (--timeout == 0)
 554                         goto fail;
 555         }
 556
 557         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 558         start_sec = sec;
 559         for (;;) {
 560                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 561                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 562                         if (sec != start_sec)
 563                                 break;
 564                 }
 565                 if (--timeout == 0)
 566                         goto fail;
 567         }
 568
 569         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 570         prev_count = sys_cputimer->count();
 571         tot_count = 0;
 572
 573         if (tsc_present)
 574                 old_tsc = rdtsc();
 575         else
 576                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 577
 578         /*
 579          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 580          * counter for each iteration since this is convenient and only
 581          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 582          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 583          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 584          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 585          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 586          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 587          */
 588         start_sec = sec;
 589         for (;;) {
 590                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 591                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 592                 count = sys_cputimer->count();
 593                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 594                 prev_count = count;
 595                 if (sec != start_sec)
 596                         break;
 597                 if (--timeout == 0)
 598                         goto fail;
 599         }
 600
 601         /*
 602          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 603          * similar to those for the i8254 clock.
 604          */
 605         if (tsc_present) {
 606                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 607         }
 608
 609         if (tsc_present)
 610                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", tsc_frequency);
 611         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 612         return (tot_count);
 613
 614 fail:
 615         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 616                 i8254_cputimer.freq);
 617         return (i8254_cputimer.freq);
 618 }
 619
 620 static void
 621 i8254_restore(void)
 622 {
 623         timer0_state = ACQUIRED;
 624
 625         clock_lock();
 626
 627         /*
 628          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 629          */
 630         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 631         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 632         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 633         clock_unlock();
 634
 635         if (!i8254_nointr) {
 636                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
 637                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
 638         }
 639
 640         /*
 641          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 642          * has not been selected.
 643          */
 644         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 645         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 646 }
 647
 648 static void
 649 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 650 {
 651         int which;
 652
 653         /*
 654          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 655          */
 656         which = 0;
 657         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 658         if (which != 1 && which != 2)
 659                 which = 2;
 660
 661         switch(which) {
 662         case 1:
 663                 timer->name = "i8254_timer1";
 664                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 665                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 666                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 667                 timer1_state = ACQUIRED;
 668                 break;
 669         case 2:
 670                 timer->name = "i8254_timer2";
 671                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 672                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 673                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 674                 timer2_state = ACQUIRED;
 675                 break;
 676         }
 677
 678         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 679
 680         clock_lock();
 681         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 682         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 683         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 684         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 685         clock_unlock();
 686 }
 687
 688 static void
 689 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 690 {
 691         switch(timer->type) {
 692         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 693             timer1_state = RELEASED;
 694             break;
 695         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 696             timer2_state = RELEASED;
 697             break;
 698         default:
 699             break;
 700         }
 701         timer->type = 0;
 702 }
 703
 704 static void
 705 rtc_restore(void)
 706 {
 707         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 708         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 709         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 710         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 711 }
 712
 713 /*
 714  * Restore all the timers.
 715  *
 716  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 717  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 718  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 719  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 720  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 721  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 722  */
 723 void
 724 timer_restore(void)
 725 {
 726         crit_enter();
 727         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 728         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 729         crit_exit();
 730 }
 731
 732 /*
 733  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 734  */
 735 void
 736 startrtclock(void)
 737 {
 738         u_int delta, freq;
 739
 740         /*
 741          * Can we use the TSC?
 742          */
 743         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 744                 tsc_present = 1;
 745         else
 746                 tsc_present = 0;
 747
 748         /*
 749          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 750          */
 751         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 752         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 753
 754         /*
 755          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 756          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 757          *
 758          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 759          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 760          * for our counting.
 761          */
 762         i8254_restore();
 763         freq = calibrate_clocks();
 764 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 765         if (bootverbose) {
 766                 kprintf(
 767                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 768                 while (cncheckc() == -1)
 769                         calibrate_clocks();
 770         }
 771 #endif
 772
 773         /*
 774          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 775          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 776          * frequency.
 777          */
 778         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 779                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 780         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 781 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 782                 if (bootverbose)
 783                         kprintf(
 784 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 785                 freq = i8254_cputimer.freq;
 786 #endif
 787                 /*
 788                  * NOTE:
 789                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
 790                  * before we change the cuptimer's frequency.
 791                  */
 792                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
 793                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 794         } else {
 795                 if (bootverbose)
 796                         kprintf(
 797                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 798                                freq, i8254_cputimer.freq);
 799                 tsc_frequency = 0;
 800         }
 801
 802 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 803         if (tsc_frequency != 0) {
 804                 if (bootverbose)
 805                         kprintf(
 806 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 807                 tsc_frequency = 0;
 808         }
 809 #endif
 810         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
 811                 /*
 812                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 813                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 814                  * to the i8254 clock.
 815                  */
 816                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 817
 818                 DELAY(1000000);
 819                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 820 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 821                 if (bootverbose) {
 822                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
 823                                 tsc_frequency);
 824                 }
 825 #endif
 826         }
 827
 828         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
 829
 830 #if !defined(SMP)
 831         /*
 832          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 833          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 834          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 835          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 836          */
 837
 838 #if NAPM > 0
 839         /*
 840          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 841          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 842          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 843          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 844          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 845          * but we need to have some kind of time...
 846          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 847          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 848          */
 849         return;
 850 #endif /* NAPM > 0 */
 851
 852 #endif /* !defined(SMP) */
 853 }
 854
 855 /*
 856  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
 857  * we have already loaded it and have not crashed.
 858  */
 859 static void
 860 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
 861 {
 862         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
 863                 resettodr();
 864         }
 865 }
 866
 867 /*
 868  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 869  * from a filesystem.
 870  */
 871 void
 872 inittodr(time_t base)
 873 {
 874         unsigned long   sec, days;
 875         int             year, month;
 876         int             y, m;
 877         struct timespec ts;
 878
 879         if (base) {
 880                 ts.tv_sec = base;
 881                 ts.tv_nsec = 0;
 882                 set_timeofday(&ts);
 883         }
 884
 885         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 886         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 887                 goto wrong_time;
 888
 889         /* wait for time update to complete */
 890         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 891         crit_enter();
 892         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 893                 crit_exit();
 894                 crit_enter();
 895         }
 896
 897         days = 0;
 898 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 899         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 900 #else
 901         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 902         if (year < 1970)
 903                 year += 100;
 904 #endif
 905         if (year < 1970) {
 906                 crit_exit();
 907                 goto wrong_time;
 908         }
 909         month = readrtc(RTC_MONTH);
 910         for (m = 1; m < month; m++)
 911                 days += daysinmonth[m-1];
 912         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 913                 days ++;
 914         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 915         for (y = 1970; y < year; y++)
 916                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 917         sec = ((( days * 24 +
 918                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 919                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 920                   readrtc(RTC_SEC));
 921         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 922            in the local time zone */
 923
 924         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 925
 926         y = time_second - sec;
 927         if (y <= -2 || y >= 2) {
 928                 /* badly off, adjust it */
 929                 ts.tv_sec = sec;
 930                 ts.tv_nsec = 0;
 931                 set_timeofday(&ts);
 932         }
 933         rtc_loaded = 1;
 934         crit_exit();
 935         return;
 936
 937 wrong_time:
 938         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
 939         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
 940 }
 941
 942 /*
 943  * Write system time back to RTC
 944  */
 945 void
 946 resettodr(void)
 947 {
 948         struct timeval tv;
 949         unsigned long tm;
 950         int m;
 951         int y;
 952
 953         if (disable_rtc_set)
 954                 return;
 955
 956         microtime(&tv);
 957         tm = tv.tv_sec;
 958
 959         crit_enter();
 960         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 961         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 962
 963         /* Calculate local time to put in RTC */
 964
 965         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 966
 967         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 968         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 969         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 970
 971         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 972         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 973         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 974              tm >= m;
 975              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 976              tm -= m;
 977
 978         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 979         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 980 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 981         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 982 #endif
 983         for (m = 0; ; m++) {
 984                 int ml;
 985
 986                 ml = daysinmonth[m];
 987                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 988                         ml++;
 989                 if (tm < ml)
 990                         break;
 991                 tm -= ml;
 992         }
 993
 994         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 995         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 996
 997         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 998         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 999         crit_exit();
1000 }
1001
1002 static int
1003 i8254_ioapic_trial(int irq, struct cputimer_intr *cti)
1004 {
1005         sysclock_t base;
1006         long lastcnt;
1007
1008         /*
1009          * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1010          * so make sure it is.
1011          */
1012         KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1013         KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1014
1015         lastcnt = get_interrupt_counter(irq, mycpuid);
1016
1017         /*
1018          * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1019          * it to happen, then see if we got it.
1020          */
1021         kprintf("IOAPIC: testing 8254 interrupt delivery\n");
1022
1023         i8254_intr_reload(cti, 2);
1024         base = sys_cputimer->count();
1025         while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1026                 ; /* nothing */
1027
1028         if (get_interrupt_counter(irq, mycpuid) - lastcnt == 0)
1029                 return ENOENT;
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1035  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1036  * interrupts.
1037  */
1038 static void
1039 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1040 {
1041         void *clkdesc = NULL;
1042         int irq = 0, mixed_mode = 0, error;
1043
1044         KKASSERT(mycpuid == 0);
1045         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1046
1047         if (!selected && i8254_intr_disable)
1048                 goto nointr;
1049
1050         /*
1051          * The stat interrupt mask is different without the
1052          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1053          * flag which would normally cause the RTC to generate
1054          * interrupts.
1055          */
1056         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1057
1058         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
1059         if (ioapic_enable) {
1060                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1061                         INTR_POLARITY_HIGH);
1062                 if (irq < 0) {
1063 mixed_mode_setup:
1064                         error = ioapic_abi_extint_irqmap(0);
1065                         if (!error) {
1066                                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1067                                         INTR_POLARITY_HIGH);
1068                                 if (irq < 0)
1069                                         error = ENOENT;
1070                         }
1071
1072                         if (error) {
1073                                 if (!selected) {
1074                                         kprintf("IOAPIC: setup mixed mode for "
1075                                                 "irq 0 failed: %d\n", error);
1076                                         goto nointr;
1077                                 } else {
1078                                         panic("IOAPIC: setup mixed mode for "
1079                                               "irq 0 failed: %d\n", error);
1080                                 }
1081                         }
1082                         mixed_mode = 1;
1083                 }
1084                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1085                                        NULL,
1086                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1087                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1088                                        INTR_NOENTROPY, 0);
1089         } else {
1090                 register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1091                              INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1092                              INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1093                              INTR_NOENTROPY, 0);
1094         }
1095
1096         /* Initialize RTC. */
1097         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1098         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1099
1100         if (ioapic_enable) {
1101                 error = i8254_ioapic_trial(irq, cti);
1102                 if (error) {
1103                         if (mixed_mode) {
1104                                 if (!selected) {
1105                                         kprintf("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1106                                                 "trial failed: %d\n",
1107                                                 irq, error);
1108                                         goto nointr;
1109                                 } else {
1110                                         panic("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1111                                               "trial failed: %d\n", irq, error);
1112                                 }
1113                         } else {
1114                                 kprintf("IOAPIC: warning 8254 is not connected "
1115                                         "to the correct pin, try mixed mode\n");
1116                                 unregister_int(clkdesc, 0);
1117                                 goto mixed_mode_setup;
1118                         }
1119                 }
1120         }
1121         return;
1122
1123 nointr:
1124         i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1125         cputimer_intr_deregister(cti);
1126 }
1127
1128 void
1129 setstatclockrate(int newhz)
1130 {
1131         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1132                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1133         else
1134                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1135         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1136 }
1137
1138 #if 0
1139 static unsigned
1140 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1141 {
1142         return (rdtsc());
1143 }
1144 #endif
1145
1146 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1147 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1148 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1149 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1150         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1151 void
1152 _TSTMP(u_int32_t x)
1153 {
1154         static int i;
1155
1156         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1157         tsc[i+1] = x;
1158         i = i + 2;
1159         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1160                 i = 0;
1161         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1162 }
1163 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1164
1165 /*
1166  *
1167  */
1168
1169 static int
1170 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1171 {
1172     sysclock_t count;
1173     __uint64_t tscval;
1174     char buf[32];
1175
1176     crit_enter();
1177     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1178         count = sys_cputimer->count();
1179     else
1180         count = 0;
1181     if (tsc_present)
1182         tscval = rdtsc();
1183     else
1184         tscval = 0;
1185     crit_exit();
1186     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1187     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1188 }
1189
1190 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1191 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1192             "frequency");
1193 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1194             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1195
1196 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1197             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1198 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1199             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1200