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