Merge branch 'vendor/BINUTILS221'
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / isa / clock.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
4  * All rights reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * William Jolitz and Don Ahn.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
18  *    must display the following acknowledgement:
19  *      This product includes software developed by the University of
20  *      California, Berkeley and its contributors.
21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
23  *    without specific prior written permission.
24  *
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
35  * SUCH DAMAGE.
36  *
37  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
38  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
39  */
40
41 /*
42  * Routines to handle clock hardware.
43  */
44
45 /*
46  * inittodr, settodr and support routines written
47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
48  *
49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
50  */
51
52 #if 0
53 #include "use_apm.h"
54 #include "opt_clock.h"
55 #endif
56
57 #include <sys/param.h>
58 #include <sys/systm.h>
59 #include <sys/eventhandler.h>
60 #include <sys/time.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/bus.h>
63 #ifndef SMP
64 #include <sys/lock.h>
65 #endif
66 #include <sys/sysctl.h>
67 #include <sys/cons.h>
68 #include <sys/systimer.h>
69 #include <sys/globaldata.h>
70 #include <sys/thread2.h>
71 #include <sys/systimer.h>
72 #include <sys/machintr.h>
73 #include <sys/interrupt.h>
74
75 #include <machine/clock.h>
76 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
77 #endif
78 #include <machine/cputypes.h>
79 #include <machine/frame.h>
80 #include <machine/ipl.h>
81 #include <machine/limits.h>
82 #include <machine/md_var.h>
83 #include <machine/psl.h>
84 #include <machine/segments.h>
85 #include <machine/smp.h>
86 #include <machine/specialreg.h>
87 #include <machine/intr_machdep.h>
88
89 #ifdef SMP
90 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
91 #endif
92 #include <machine_base/icu/icu.h>
93 #include <bus/isa/isa.h>
94 #include <bus/isa/rtc.h>
95 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
96
97 #ifdef SMP /* APIC-IO */
98 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
99 static void setup_8254_mixed_mode (void);
100 #endif
101 static void i8254_restore(void);
102 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
103
104 /*
105  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
106  * can use a simple formula for leap years.
107  */
108 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
109 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
110
111 #ifndef TIMER_FREQ
112 #define TIMER_FREQ   1193182
113 #endif
114
115 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
116 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
117
118 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
119 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
120 int     tsc_present;
121 int64_t tsc_frequency;
122 int     tsc_is_broken;
123 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
124 int     timer0_running;
125 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
126 enum tstate timer0_state;
127 enum tstate timer1_state;
128 enum tstate timer2_state;
129
130 static  int     beeping = 0;
131 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
132 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
133 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
134 static  int     rtc_loaded;
135
136 static int i8254_cputimer_div;
137
138 static int i8254_nointr;
139 static int i8254_intr_disable = 0;
140 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
141
142 static struct callout sysbeepstop_ch;
143
144 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
145 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
146 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
147
148 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
149     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
150     "i8254",
151     CPUTIMER_PRI_8254,
152     0,
153     i8254_cputimer_count,
154     cputimer_default_fromhz,
155     cputimer_default_fromus,
156     i8254_cputimer_construct,
157     i8254_cputimer_destruct,
158     TIMER_FREQ,
159     0, 0, 0
160 };
161
162 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
163 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
164 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
165
166 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
167     .freq = TIMER_FREQ,
168     .reload = i8254_intr_reload,
169     .enable = cputimer_intr_default_enable,
170     .config = i8254_intr_config,
171     .restart = cputimer_intr_default_restart,
172     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
173     .initclock = i8254_intr_initclock,
174     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
175     .name = "i8254",
176     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
177     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
178     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
179 };
180
181 /*
182  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
183  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
184  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
185  * pending.
186  *
187  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
188  */
189 static void
190 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
191 {
192         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
193         struct globaldata *gd = mycpu;
194 #ifdef SMP
195         struct globaldata *gscan;
196         int n;
197 #endif
198
199         /*
200          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
201          */
202         timer0_running = 0;
203
204         /*
205          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
206          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
207          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
208          */
209         sysclock_count = sys_cputimer->count();
210 #ifdef SMP
211         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
212             gscan = globaldata_find(n);
213             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
214                 continue;
215             if (gscan != gd) {
216                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr, 
217                                 &sysclock_count, 0);
218             } else {
219                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
220             }
221         }
222 #else
223         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
224             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
225 #endif
226 }
227
228
229 /*
230  * NOTE! not MP safe.
231  */
232 int
233 acquire_timer2(int mode)
234 {
235         if (timer2_state != RELEASED)
236                 return (-1);
237         timer2_state = ACQUIRED;
238
239         /*
240          * This access to the timer registers is as atomic as possible
241          * because it is a single instruction.  We could do better if we
242          * knew the rate.
243          */
244         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
245         return (0);
246 }
247
248 int
249 release_timer2(void)
250 {
251         if (timer2_state != ACQUIRED)
252                 return (-1);
253         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
254         timer2_state = RELEASED;
255         return (0);
256 }
257
258 #include "opt_ddb.h"
259 #ifdef DDB
260 #include <ddb/ddb.h>
261
262 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
263 {
264         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
265                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
266                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
267                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
268 }
269 #endif /* DDB */
270
271 /*
272  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
273  */
274 static
275 sysclock_t
276 i8254_cputimer_count(void)
277 {
278         static __uint16_t cputimer_last;
279         __uint16_t count;
280         sysclock_t ret;
281
282         clock_lock();
283         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
284         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
285         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
286         count = -count;                                 /* -> countup */
287         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
288                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
289         ret = i8254_cputimer.base | count;
290         cputimer_last = count;
291         clock_unlock();
292         return(ret);
293 }
294
295 /*
296  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
297  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick 
298  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
299  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
300  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
301  */
302 static void
303 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
304 {
305     int freq;
306     int div;
307
308     /*
309      * Will a simple divide do the trick?
310      */
311     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
312     freq = cti->freq * div;
313
314     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
315         i8254_cputimer_div = div;
316     else
317         i8254_cputimer_div = 0;
318 }
319
320 /*
321  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
322  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
323  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
324  *
325  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
326  */
327 static void
328 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
329 {
330     __uint16_t count;
331
332     if (i8254_cputimer_div)
333         reload /= i8254_cputimer_div;
334     else
335         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
336
337     if ((int)reload < 2)
338         reload = 2;
339
340     clock_lock();
341     if (timer0_running) {
342         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
343         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
344         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
345         if (reload < count) {
346             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
347             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
348             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
349         }
350     } else {
351         timer0_running = 1;
352         if (reload > 0xFFFF)
353             reload = 0;         /* full count */
354         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
355         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
356         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
357     }
358     clock_unlock();
359 }
360
361 /*
362  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
363  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
364  *                     but do a thread switch in the loop
365  *
366  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
367  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
368  */
369 static void
370 DODELAY(int n, int doswitch)
371 {
372         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
373
374 #ifdef DELAYDEBUG
375         int getit_calls = 1;
376         int n1;
377         static int state = 0;
378
379         if (state == 0) {
380                 state = 1;
381                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
382                         DELAY(n1);
383                 state = 2;
384         }
385         if (state == 1)
386                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
387 #endif
388         /*
389          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
390          * early for console i/o.
391          */
392         if (timer0_state == RELEASED)
393                 i8254_restore();
394
395         /*
396          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
397          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
398          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
399          * number of microseconds.
400          */
401         prev_tick = sys_cputimer->count();
402         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
403                      1000000;
404
405         /*
406          * Loop until done.
407          */
408         while (ticks_left > 0) {
409                 tick = sys_cputimer->count();
410 #ifdef DELAYDEBUG
411                 ++getit_calls;
412 #endif
413                 delta = tick - prev_tick;
414                 prev_tick = tick;
415                 if (delta < 0)
416                         delta = 0;
417                 ticks_left -= delta;
418                 if (doswitch && ticks_left > 0)
419                         lwkt_switch();
420                 cpu_pause();
421         }
422 #ifdef DELAYDEBUG
423         if (state == 1)
424                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
425                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
426 #endif
427 }
428
429 /*
430  * DELAY() never switches.
431  */
432 void
433 DELAY(int n)
434 {
435         DODELAY(n, 0);
436 }
437
438 /*
439  * Returns non-zero if the specified time period has elapsed.  Call
440  * first with last_clock set to 0.
441  */
442 int
443 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
444 {
445         sysclock_t delta;
446         int us;
447
448         if (tdd->started == 0) {
449                 if (timer0_state == RELEASED)
450                         i8254_restore();
451                 tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
452                 tdd->started = 1;
453                 return(0);
454         }
455         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
456         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
457              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
458         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
459                            1000000;
460         tdd->us -= us;
461         return (tdd->us < 0);
462 }
463
464
465 /*
466  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
467  * from a hard interrupt.
468  */
469 void
470 DRIVERSLEEP(int usec)
471 {
472         globaldata_t gd = mycpu;
473
474         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks_wr) {
475                 DODELAY(usec, 0);
476         } else {
477                 DODELAY(usec, 1);
478         }
479 }
480
481 static void
482 sysbeepstop(void *chan)
483 {
484         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
485         beeping = 0;
486         release_timer2();
487 }
488
489 int
490 sysbeep(int pitch, int period)
491 {
492         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
493                 return(-1);
494         if (sysbeep_enable == 0)
495                 return(-1);
496         /*
497          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
498          */
499         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
500         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
501         if (!beeping) {
502                 /* enable counter2 output to speaker */
503                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
504                 beeping = period;
505                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
506         }
507         return (0);
508 }
509
510 /*
511  * RTC support routines
512  */
513
514 int
515 rtcin(int reg)
516 {
517         u_char val;
518
519         crit_enter();
520         outb(IO_RTC, reg);
521         inb(0x84);
522         val = inb(IO_RTC + 1);
523         inb(0x84);
524         crit_exit();
525         return (val);
526 }
527
528 static __inline void
529 writertc(u_char reg, u_char val)
530 {
531         crit_enter();
532         inb(0x84);
533         outb(IO_RTC, reg);
534         inb(0x84);
535         outb(IO_RTC + 1, val);
536         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
537         crit_exit();
538 }
539
540 static __inline int
541 readrtc(int port)
542 {
543         return(bcd2bin(rtcin(port)));
544 }
545
546 static u_int
547 calibrate_clocks(void)
548 {
549         u_int64_t old_tsc;
550         u_int count, prev_count, tot_count;
551         int sec, start_sec, timeout;
552
553         if (bootverbose)
554                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
555         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
556                 goto fail;
557         timeout = 100000000;
558
559         /* Read the mc146818A seconds counter. */
560         for (;;) {
561                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
562                         sec = rtcin(RTC_SEC);
563                         break;
564                 }
565                 if (--timeout == 0)
566                         goto fail;
567         }
568
569         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
570         start_sec = sec;
571         for (;;) {
572                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
573                         sec = rtcin(RTC_SEC);
574                         if (sec != start_sec)
575                                 break;
576                 }
577                 if (--timeout == 0)
578                         goto fail;
579         }
580
581         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
582         prev_count = sys_cputimer->count();
583         tot_count = 0;
584
585         if (tsc_present) 
586                 old_tsc = rdtsc();
587         else
588                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
589
590         /*
591          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
592          * counter for each iteration since this is convenient and only
593          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
594          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
595          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
596          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
597          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
598          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
599          */
600         start_sec = sec;
601         for (;;) {
602                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
603                         sec = rtcin(RTC_SEC);
604                 count = sys_cputimer->count();
605                 tot_count += (int)(count - prev_count);
606                 prev_count = count;
607                 if (sec != start_sec)
608                         break;
609                 if (--timeout == 0)
610                         goto fail;
611         }
612
613         /*
614          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
615          * similar to those for the i8254 clock.
616          */
617         if (tsc_present) {
618                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
619         }
620
621         if (tsc_present)
622                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", (long long)tsc_frequency);
623         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
624         return (tot_count);
625
626 fail:
627         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
628                 i8254_cputimer.freq);
629         return (i8254_cputimer.freq);
630 }
631
632 static void
633 i8254_restore(void)
634 {
635         timer0_state = ACQUIRED;
636
637         clock_lock();
638
639         /*
640          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
641          */
642         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
643         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
644         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
645         clock_unlock();
646
647         if (!i8254_nointr) {
648                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
649                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
650         }
651
652         /*
653          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
654          * has not been selected.
655          */
656         cputimer_register(&i8254_cputimer);
657         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
658 }
659
660 static void
661 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
662 {
663         int which;
664
665         /*
666          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
667          */
668         which = 0;
669         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
670         if (which != 1 && which != 2)
671                 which = 2;
672
673         switch(which) {
674         case 1:
675                 timer->name = "i8254_timer1";
676                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
677                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
678                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
679                 timer1_state = ACQUIRED;
680                 break;
681         case 2:
682                 timer->name = "i8254_timer2";
683                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
684                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
685                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
686                 timer2_state = ACQUIRED;
687                 break;
688         }
689
690         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
691
692         clock_lock();
693         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
694         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
695         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
696         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
697         clock_unlock();
698 }
699
700 static void
701 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
702 {
703         switch(timer->type) {
704         case CPUTIMER_8254_SEL1:
705             timer1_state = RELEASED;
706             break;
707         case CPUTIMER_8254_SEL2:
708             timer2_state = RELEASED;
709             break;
710         default:
711             break;
712         }
713         timer->type = 0;
714 }
715
716 static void
717 rtc_restore(void)
718 {
719         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
720         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
721         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
722         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
723 }
724
725 /*
726  * Restore all the timers.
727  *
728  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
729  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also 
730  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
731  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
732  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
733  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
734  */
735 void
736 timer_restore(void)
737 {
738         crit_enter();
739         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
740         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
741         crit_exit();
742 }
743
744 /*
745  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
746  */
747 void
748 startrtclock(void)
749 {
750         u_int delta, freq;
751
752         /* 
753          * Can we use the TSC?
754          */
755         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
756                 tsc_present = 1;
757         else
758                 tsc_present = 0;
759
760         /*
761          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
762          */
763         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
764         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
765
766         /*
767          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
768          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
769          *
770          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
771          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
772          * for our counting.
773          */
774         i8254_restore();
775         freq = calibrate_clocks();
776 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
777         if (bootverbose) {
778                 kprintf(
779                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
780                 while (cncheckc() == -1)
781                         calibrate_clocks();
782         }
783 #endif
784
785         /*
786          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
787          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
788          * frequency.
789          */
790         delta = freq > i8254_cputimer.freq ? 
791                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
792         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
793 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
794                 if (bootverbose)
795                         kprintf(
796 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
797                 freq = i8254_cputimer.freq;
798 #endif
799                 /*
800                  * NOTE:
801                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
802                  * before we change the cuptimer's frequency.
803                  */
804                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
805                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
806         } else {
807                 if (bootverbose)
808                         kprintf(
809                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
810                                freq, i8254_cputimer.freq);
811                 tsc_frequency = 0;
812         }
813
814 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
815         if (tsc_frequency != 0) {
816                 if (bootverbose)
817                         kprintf(
818 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
819                 tsc_frequency = 0;
820         }
821 #endif
822         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
823                 /*
824                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
825                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
826                  * to the i8254 clock.
827                  */
828                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
829
830                 DELAY(1000000);
831                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
832 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
833                 if (bootverbose) {
834                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
835                                 tsc_frequency);
836                 }
837 #endif
838         }
839
840         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
841
842 #if !defined(SMP)
843         /*
844          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
845          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
846          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
847          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
848          */
849
850 #if NAPM > 0
851         /*
852          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
853          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since 
854          * any and all of the time spent in various SMM code can't 
855          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
856          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
857          * but we need to have some kind of time...
858          * We don't know at this point whether APM is going to be used
859          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
860          */
861         return;
862 #endif /* NAPM > 0 */
863
864 #endif /* !defined(SMP) */
865 }
866
867 /*
868  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
869  * we have already loaded it and have not crashed.
870  */
871 static void
872 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
873 {
874         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
875                 resettodr();
876         }
877 }
878
879 /*
880  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
881  * from a filesystem.
882  */
883 void
884 inittodr(time_t base)
885 {
886         unsigned long   sec, days;
887         int             year, month;
888         int             y, m;
889         struct timespec ts;
890
891         if (base) {
892                 ts.tv_sec = base;
893                 ts.tv_nsec = 0;
894                 set_timeofday(&ts);
895         }
896
897         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
898         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
899                 goto wrong_time;
900
901         /* wait for time update to complete */
902         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
903         crit_enter();
904         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
905                 crit_exit();
906                 crit_enter();
907         }
908
909         days = 0;
910 #ifdef USE_RTC_CENTURY
911         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
912 #else
913         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
914         if (year < 1970)
915                 year += 100;
916 #endif
917         if (year < 1970) {
918                 crit_exit();
919                 goto wrong_time;
920         }
921         month = readrtc(RTC_MONTH);
922         for (m = 1; m < month; m++)
923                 days += daysinmonth[m-1];
924         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
925                 days ++;
926         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
927         for (y = 1970; y < year; y++)
928                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
929         sec = ((( days * 24 +
930                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
931                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
932                   readrtc(RTC_SEC));
933         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
934            in the local time zone */
935
936         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
937
938         y = time_second - sec;
939         if (y <= -2 || y >= 2) {
940                 /* badly off, adjust it */
941                 ts.tv_sec = sec;
942                 ts.tv_nsec = 0;
943                 set_timeofday(&ts);
944         }
945         rtc_loaded = 1;
946         crit_exit();
947         return;
948
949 wrong_time:
950         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
951         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
952 }
953
954 /*
955  * Write system time back to RTC
956  */
957 void
958 resettodr(void)
959 {
960         struct timeval tv;
961         unsigned long tm;
962         int m;
963         int y;
964
965         if (disable_rtc_set)
966                 return;
967
968         microtime(&tv);
969         tm = tv.tv_sec;
970
971         crit_enter();
972         /* Disable RTC updates and interrupts. */
973         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
974
975         /* Calculate local time to put in RTC */
976
977         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
978
979         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
980         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
981         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
982
983         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
984         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
985         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
986              tm >= m;
987              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
988              tm -= m;
989
990         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
991         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
992 #ifdef USE_RTC_CENTURY
993         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
994 #endif
995         for (m = 0; ; m++) {
996                 int ml;
997
998                 ml = daysinmonth[m];
999                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
1000                         ml++;
1001                 if (tm < ml)
1002                         break;
1003                 tm -= ml;
1004         }
1005
1006         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
1007         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
1008
1009         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
1010         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1011         crit_exit();
1012 }
1013
1014 #ifdef SMP
1015
1016 static int
1017 i8254_ioapic_trial(int irq, struct cputimer_intr *cti)
1018 {
1019         sysclock_t base;
1020         long lastcnt;
1021
1022         /*
1023          * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1024          * so make sure it is.
1025          */
1026         KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1027         KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1028
1029         lastcnt = get_interrupt_counter(irq);
1030
1031         /*
1032          * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1033          * it to happen, then see if we got it.
1034          */
1035         kprintf("IOAPIC: testing 8254 interrupt delivery\n");
1036
1037         i8254_intr_reload(cti, 2);
1038         base = sys_cputimer->count();
1039         while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1040                 ; /* nothing */
1041
1042         if (get_interrupt_counter(irq) - lastcnt == 0)
1043                 return ENOENT;
1044         return 0;
1045 }
1046
1047 #endif  /* SMP */
1048
1049 /*
1050  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1051  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1052  * interrupts.
1053  */
1054 static void
1055 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1056 {
1057 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1058         int apic_8254_trial = 0;
1059         void *clkdesc = NULL;
1060         int irq = 0, mixed_mode = 0, error;
1061 #endif
1062
1063         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1064
1065         if (!selected && i8254_intr_disable)
1066                 goto nointr;
1067
1068         /*
1069          * The stat interrupt mask is different without the
1070          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1071          * flag which would normally cause the RTC to generate
1072          * interrupts.
1073          */
1074         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1075
1076         /* Finish initializing 8254 timer 0. */
1077 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1078 if (apic_io_enable) {
1079         if (ioapic_use_old) {
1080                 irq = isa_apic_irq(0);
1081                 if (irq >= 0 ) {
1082                         if (apic_int_type(0, 0) == 3)
1083                                 apic_8254_trial = 1;
1084                 } else {
1085                         /* look for ExtInt on pin 0 */
1086                         if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
1087                                 irq = apic_irq(0, 0);
1088                                 setup_8254_mixed_mode();
1089                         } else {
1090                                 panic("APIC_IO: Cannot route 8254 "
1091                                       "interrupt to CPU");
1092                         }
1093                 }
1094
1095                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1096                                        NULL,
1097                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1098                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE | 
1099                                        INTR_NOENTROPY);
1100                 machintr_intren(irq);
1101         } else {
1102                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1103                         INTR_POLARITY_HIGH);
1104                 if (irq < 0) {
1105 mixed_mode_setup:
1106                         error = ioapic_abi_extint_irqmap(0);
1107                         if (!error) {
1108                                 irq = ioapic_abi_find_irq(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1109                                         INTR_POLARITY_HIGH);
1110                                 if (irq < 0)
1111                                         error = ENOENT;
1112                         }
1113
1114                         if (error) {
1115                                 if (!selected) {
1116                                         kprintf("IOAPIC: setup mixed mode for "
1117                                                 "irq 0 failed: %d\n", error);
1118                                         goto nointr;
1119                                 } else {
1120                                         panic("IOAPIC: setup mixed mode for "
1121                                               "irq 0 failed: %d\n", error);
1122                                 }
1123                         }
1124                         mixed_mode = 1;
1125                 }
1126                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1127                                        NULL,
1128                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1129                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1130                                        INTR_NOENTROPY);
1131                 machintr_intren(irq);
1132         }
1133 } else {
1134 #endif
1135         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1136                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1137                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1138                      INTR_NOENTROPY);
1139         machintr_intren(0);
1140 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1141 }
1142 #endif
1143
1144         /* Initialize RTC. */
1145         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1146         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1147
1148 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1149 if (apic_io_enable) {
1150 if (ioapic_use_old) {
1151         if (apic_8254_trial) {
1152                 sysclock_t base;
1153                 long lastcnt;
1154
1155                 /*
1156                  * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1157                  * so make sure it is.
1158                  */
1159                 KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1160                 KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1161
1162                 lastcnt = get_interrupt_counter(irq);
1163
1164                 /*
1165                  * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1166                  * it to happen, then see if we got it.
1167                  */
1168                 kprintf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1169                 i8254_intr_reload(cti, 2);
1170                 base = sys_cputimer->count();
1171                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1172                         ;       /* nothing */
1173                 if (get_interrupt_counter(irq) - lastcnt == 0) {
1174                         /* 
1175                          * The MP table is broken.
1176                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1177                          * on the IO APIC.
1178                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1179                          */
1180                         machintr_intrdis(irq);
1181                         unregister_int(clkdesc);
1182                         kprintf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1183                                "8254 is not connected to "
1184                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1185                                int_to_apicintpin[irq].ioapic,
1186                                int_to_apicintpin[irq].int_pin);
1187                         /* 
1188                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and 
1189                          * configure a fallback interrupt routing from
1190                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1191                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1192                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1193                          */
1194                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1195                                 revoke_apic_irq(irq);
1196                                 assign_apic_irq(0, 0, irq);
1197                         }
1198                         irq = apic_irq(0, 0);
1199                         setup_8254_mixed_mode();
1200                         register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1201                                      NULL,
1202                                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1203                                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1204                                      INTR_NOENTROPY);
1205                         machintr_intren(irq);
1206                 }
1207         }
1208         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1209             int_to_apicintpin[irq].ioapic != 0 ||
1210             int_to_apicintpin[irq].int_pin != 0) {
1211                 kprintf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1212                        int_to_apicintpin[irq].ioapic,
1213                        int_to_apicintpin[irq].int_pin);
1214         } else {
1215                 kprintf("APIC_IO: "
1216                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1217         }
1218 } else {        /* !ioapic_use_old */
1219         error = i8254_ioapic_trial(irq, cti);
1220         if (error) {
1221                 if (mixed_mode) {
1222                         if (!selected) {
1223                                 kprintf("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1224                                         "trial failed: %d\n", irq, error);
1225                                 goto nointr;
1226                         } else {
1227                                 panic("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1228                                       "trial failed: %d\n", irq, error);
1229                         }
1230                 } else {
1231                         kprintf("IOAPIC: warning 8254 is not connected "
1232                                 "to the correct pin, try mixed mode\n");
1233                         machintr_intrdis(irq);
1234                         unregister_int(clkdesc);
1235                         goto mixed_mode_setup;
1236                 }
1237         }
1238 }               /* ioapic_use_old */
1239 }
1240 #endif
1241         return;
1242
1243 nointr:
1244         i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1245         cputimer_intr_deregister(cti);
1246 }
1247
1248 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1249
1250 static void 
1251 setup_8254_mixed_mode(void)
1252 {
1253         /*
1254          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1255          *  re-initialize master 8259:
1256          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1257          */
1258         outb(IO_ICU1, 0x13);
1259         outb(IO_ICU1 + 1, IDT_OFFSET);  /* start vector (unused) */
1260         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1261         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1262         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1263         
1264         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1265         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1266                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1267 }
1268 #endif
1269
1270 void
1271 setstatclockrate(int newhz)
1272 {
1273         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1274                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1275         else
1276                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1277         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1278 }
1279
1280 #if 0
1281 static unsigned
1282 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1283 {
1284         return (rdtsc());
1285 }
1286 #endif
1287
1288 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1289 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1290 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1291 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1292         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1293 void  
1294 _TSTMP(u_int32_t x)
1295 {
1296         static int i;
1297
1298         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1299         tsc[i+1] = x;
1300         i = i + 2;
1301         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1302                 i = 0;
1303         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1304 }
1305 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1306
1307 /*
1308  *
1309  */
1310
1311 static int
1312 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1313 {
1314     sysclock_t count;
1315     __uint64_t tscval;
1316     char buf[32];
1317
1318     crit_enter();
1319     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1320         count = sys_cputimer->count();
1321     else
1322         count = 0;
1323     if (tsc_present)
1324         tscval = rdtsc();
1325     else
1326         tscval = 0;
1327     crit_exit();
1328     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1329     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1330 }
1331
1332 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1333 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1334             "frequency");
1335 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1336             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1337
1338 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1339             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1340 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1341             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1342