sys/platform/pc64/x86_64/machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
   4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
   5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
  40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
  41  */
  42
  43 //#include "use_npx.h"
  44 #include "use_isa.h"
  45 #include "opt_cpu.h"
  46 #include "opt_ddb.h"
  47 #include "opt_directio.h"
  48 #include "opt_inet.h"
  49 #include "opt_msgbuf.h"
  50 #include "opt_swap.h"
  51
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/sysproto.h>
  55 #include <sys/signalvar.h>
  56 #include <sys/kernel.h>
  57 #include <sys/linker.h>
  58 #include <sys/malloc.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/priv.h>
  61 #include <sys/buf.h>
  62 #include <sys/reboot.h>
  63 #include <sys/mbuf.h>
  64 #include <sys/msgbuf.h>
  65 #include <sys/sysent.h>
  66 #include <sys/sysctl.h>
  67 #include <sys/vmmeter.h>
  68 #include <sys/bus.h>
  69 #include <sys/usched.h>
  70 #include <sys/reg.h>
  71 #include <sys/sbuf.h>
  72 #include <sys/ctype.h>
  73 #include <sys/serialize.h>
  74 #include <sys/systimer.h>
  75
  76 #include <vm/vm.h>
  77 #include <vm/vm_param.h>
  78 #include <sys/lock.h>
  79 #include <vm/vm_kern.h>
  80 #include <vm/vm_object.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_map.h>
  83 #include <vm/vm_pager.h>
  84 #include <vm/vm_extern.h>
  85
  86 #include <sys/thread2.h>
  87 #include <sys/mplock2.h>
  88 #include <sys/mutex2.h>
  89
  90 #include <sys/user.h>
  91 #include <sys/exec.h>
  92 #include <sys/cons.h>
  93
  94 #include <sys/efi.h>
  95
  96 #include <ddb/ddb.h>
  97
  98 #include <machine/cpu.h>
  99 #include <machine/clock.h>
 100 #include <machine/specialreg.h>
 101 #if 0 /* JG */
 102 #include <machine/bootinfo.h>
 103 #endif
 104 #include <machine/md_var.h>
 105 #include <machine/metadata.h>
 106 #include <machine/pc/bios.h>
 107 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
 108 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
 109 #include <machine/smp.h>
 110 #include <machine/cputypes.h>
 111 #include <machine/intr_machdep.h>
 112 #include <machine/framebuffer.h>
 113
 114 #ifdef OLD_BUS_ARCH
 115 #include <bus/isa/isa_device.h>
 116 #endif
 117 #include <machine_base/isa/isa_intr.h>
 118 #include <bus/isa/rtc.h>
 119 #include <sys/random.h>
 120 #include <sys/ptrace.h>
 121 #include <machine/sigframe.h>
 122
 123 #include <sys/machintr.h>
 124 #include <machine_base/icu/icu_abi.h>
 125 #include <machine_base/icu/elcr_var.h>
 126 #include <machine_base/apic/lapic.h>
 127 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
 128 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
 129 #include <machine/mptable.h>
 130
 131 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
 132
 133 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
 134
 135 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
 136 extern void identify_cpu(void);
 137 #if 0 /* JG */
 138 extern void finishidentcpu(void);
 139 #endif
 140 extern void panicifcpuunsupported(void);
 141
 142 static void cpu_startup(void *);
 143 static void pic_finish(void *);
 144 static void cpu_finish(void *);
 145
 146 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
 147 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
 148 #ifdef DIRECTIO
 149 extern void ffs_rawread_setup(void);
 150 #endif /* DIRECTIO */
 151 static void init_locks(void);
 152
 153 extern void pcpu_timer_always(struct intrframe *);
 154
 155 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_START_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL);
 156 SYSINIT(pic_finish, SI_BOOT2_FINISH_PIC, SI_ORDER_FIRST, pic_finish, NULL);
 157 SYSINIT(cpu_finish, SI_BOOT2_FINISH_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_finish, NULL);
 158
 159 #ifdef DDB
 160 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 161 #endif
 162
 163 struct privatespace CPU_prvspace_bsp __aligned(4096);
 164 struct privatespace *CPU_prvspace[MAXCPU] = { &CPU_prvspace_bsp };
 165
 166 vm_paddr_t efi_systbl_phys;
 167 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
 168 u_long  atdevbase;
 169 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 170 cpumask_t smp_idleinvl_mask;
 171 cpumask_t smp_idleinvl_reqs;
 172
 173 static int cpu_mwait_halt_global; /* MWAIT hint (EAX) or CPU_MWAIT_HINT_ */
 174
 175 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 176 extern int swtch_optim_stats;
 177 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 178         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 179 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 180         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 181 #endif
 182 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_halt,
 183         CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_halt_global, 0, "");
 184 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_spin, CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_spin, 0,
 185     "monitor/mwait target state");
 186
 187 #define CPU_MWAIT_HAS_CX        \
 188         ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) && \
 189          (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT))
 190
 191 #define CPU_MWAIT_CX_NAMELEN    16
 192
 193 #define CPU_MWAIT_C1            1
 194 #define CPU_MWAIT_C2            2
 195 #define CPU_MWAIT_C3            3
 196 #define CPU_MWAIT_CX_MAX        8
 197
 198 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTO     -1      /* C1 and C2 */
 199 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP -2      /* C3+ */
 200
 201 SYSCTL_NODE(_machdep, OID_AUTO, mwait, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT features");
 202 SYSCTL_NODE(_machdep_mwait, OID_AUTO, CX, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT Cx settings");
 203
 204 struct cpu_mwait_cx {
 205         int                     subcnt;
 206         char                    name[4];
 207         struct sysctl_ctx_list  sysctl_ctx;
 208         struct sysctl_oid       *sysctl_tree;
 209 };
 210 static struct cpu_mwait_cx      cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 211 static char                     cpu_mwait_cx_supported[256];
 212
 213 static int                      cpu_mwait_c1_hints_cnt;
 214 static int                      cpu_mwait_hints_cnt;
 215 static int                      *cpu_mwait_hints;
 216
 217 static int                      cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 218 static int                      *cpu_mwait_deep_hints;
 219
 220 #define CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT 750
 221
 222 static u_int                    cpu_idle_repeat = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 223 static u_long                   cpu_idle_repeat_max = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 224 static u_int                    cpu_mwait_repeat_shift = 1;
 225
 226 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB    0x1
 227 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS    0x2
 228
 229 static int                      cpu_mwait_c3_preamble =
 230                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB |
 231                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS;
 232
 233 SYSCTL_STRING(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, supported, CTLFLAG_RD,
 234     cpu_mwait_cx_supported, 0, "MWAIT supported C states");
 235 SYSCTL_INT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, c3_preamble, CTLFLAG_RD,
 236     &cpu_mwait_c3_preamble, 0, "C3+ preamble mask");
 237
 238 static int      cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS,
 239                     int *, boolean_t);
 240 static int      cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 241 static int      cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 242 static int      cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 243
 244 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 245     NULL, 0, cpu_mwait_cx_idle_sysctl, "A", "");
 246 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, spin, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 247     NULL, 0, cpu_mwait_cx_spin_sysctl, "A", "");
 248 SYSCTL_UINT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, repeat_shift, CTLFLAG_RW,
 249     &cpu_mwait_repeat_shift, 0, "");
 250
 251 long physmem = 0;
 252
 253 u_long ebda_addr = 0;
 254
 255 int imcr_present = 0;
 256
 257 int naps = 0; /* # of Applications processors */
 258
 259 u_int base_memory;
 260 struct mtx dt_lock;             /* lock for GDT and LDT */
 261
 262 static int
 263 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 264 {
 265         u_long pmem = ctob(physmem);
 266
 267         int error = sysctl_handle_long(oidp, &pmem, 0, req);
 268         return (error);
 269 }
 270
 271 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_ULONG|CTLFLAG_RD,
 272         0, 0, sysctl_hw_physmem, "LU", "Total system memory in bytes (number of pages * page size)");
 273
 274 static int
 275 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 276 {
 277         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 278                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
 279         return (error);
 280 }
 281
 282 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 283         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 284
 285 static int
 286 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 287 {
 288         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 289                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
 290         return (error);
 291 }
 292
 293 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 294         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
 295
 296 vm_paddr_t Maxmem;
 297 vm_paddr_t Realmem;
 298
 299 /*
 300  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
 301  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
 302  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
 303  * PHYSSEG entries.
 304  */
 305 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
 306
 307 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 308 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 309
 310 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
 311 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(phys_avail) - 2)
 312 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(dump_avail) - 2)
 313
 314 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
 315 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
 316 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
 317 static struct trapframe proc0_tf;
 318
 319 static void
 320 cpu_startup(void *dummy)
 321 {
 322         caddr_t v;
 323         vm_size_t size = 0;
 324         vm_offset_t firstaddr;
 325
 326         /*
 327          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 328          */
 329         kprintf("%s", version);
 330         startrtclock();
 331         printcpuinfo();
 332         panicifcpuunsupported();
 333         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
 334                 (intmax_t)Realmem,
 335                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
 336         /*
 337          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 338          */
 339         if (bootverbose) {
 340                 int indx;
 341
 342                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
 343                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 344                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 345
 346                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 347                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
 348                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 349                                 (intmax_t)size1,
 350                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
 351                 }
 352         }
 353
 354         /*
 355          * Allocate space for system data structures.
 356          * The first available kernel virtual address is in "v".
 357          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 358          * As pages of memory are allocated and cleared,
 359          * "firstaddr" is incremented.
 360          * An index into the kernel page table corresponding to the
 361          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
 362          */
 363
 364         /*
 365          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 366          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 367          * addresses to the various data structures.
 368          */
 369         firstaddr = 0;
 370 again:
 371         v = (caddr_t)firstaddr;
 372
 373 #define valloc(name, type, num) \
 374             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
 375 #define valloclim(name, type, num, lim) \
 376             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
 377
 378         /*
 379          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is MAXBSIZE.
 380          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 381          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 382          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 383          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 384          * maxbcache bytes.
 385          *
 386          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 387          */
 388         if (nbuf == 0) {
 389                 long factor = 4 * NBUFCALCSIZE / 1024;
 390                 long kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
 391
 392                 nbuf = 50;
 393                 if (kbytes > 4096)
 394                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
 395                 if (kbytes > 65536)
 396                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
 397                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / NBUFCALCSIZE)
 398                         nbuf = maxbcache / NBUFCALCSIZE;
 399         }
 400
 401         /*
 402          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
 403          * kernel_map.
 404          */
 405         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start +
 406                     virtual2_end - virtual2_start) / (MAXBSIZE * 2)) {
 407                 nbuf = (virtual_end - virtual_start +
 408                         virtual2_end - virtual2_start) / (MAXBSIZE * 2);
 409                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to kvm\n", nbuf);
 410         }
 411
 412         /*
 413          * Do not allow the buffer_map to use more than 50% of available
 414          * physical-equivalent memory.  Since the VM pages which back
 415          * individual buffers are typically wired, having too many bufs
 416          * can prevent the system from paging properly.
 417          */
 418         if (nbuf > physmem * PAGE_SIZE / (NBUFCALCSIZE * 2)) {
 419                 nbuf = physmem * PAGE_SIZE / (NBUFCALCSIZE * 2);
 420                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to physmem\n", nbuf);
 421         }
 422
 423         /*
 424          * Do not allow the sizeof(struct buf) * nbuf to exceed half of
 425          * the valloc space which is just the virtual_end - virtual_start
 426          * section.  We use valloc() to allocate the buf header array.
 427          */
 428         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / sizeof(struct buf) / 2) {
 429                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) /
 430                        sizeof(struct buf) / 2;
 431                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to valloc "
 432                         "considerations\n", nbuf);
 433         }
 434
 435         nswbuf_mem = lmax(lmin(nbuf / 32, 512), 8);
 436 #ifdef NSWBUF_MIN
 437         if (nswbuf_mem < NSWBUF_MIN)
 438                 nswbuf_mem = NSWBUF_MIN;
 439 #endif
 440         nswbuf_kva = lmax(lmin(nbuf / 4, 512), 16);
 441 #ifdef NSWBUF_MIN
 442         if (nswbuf_kva < NSWBUF_MIN)
 443                 nswbuf_kva = NSWBUF_MIN;
 444 #endif
 445 #ifdef DIRECTIO
 446         ffs_rawread_setup();
 447 #endif
 448
 449         valloc(swbuf_mem, struct buf, nswbuf_mem);
 450         valloc(swbuf_kva, struct buf, nswbuf_kva);
 451         valloc(buf, struct buf, nbuf);
 452
 453         /*
 454          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 455          */
 456         if (firstaddr == 0) {
 457                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
 458                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
 459                 if (firstaddr == 0)
 460                         panic("startup: no room for tables");
 461                 goto again;
 462         }
 463
 464         /*
 465          * End of second pass, addresses have been assigned
 466          *
 467          * nbuf is an int, make sure we don't overflow the field.
 468          *
 469          * On 64-bit systems we always reserve maximal allocations for
 470          * buffer cache buffers and there are no fragmentation issues,
 471          * so the KVA segment does not have to be excessively oversized.
 472          */
 473         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
 474                 panic("startup: table size inconsistency");
 475
 476         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
 477                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * MAXBSIZE) +
 478                       ((nswbuf_mem + nswbuf_kva) * MAXPHYS) + pager_map_size);
 479         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
 480                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * MAXBSIZE));
 481         buffer_map.system_map = 1;
 482         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
 483                       ((vm_offset_t)(nswbuf_mem + nswbuf_kva) * MAXPHYS) +
 484                       pager_map_size);
 485         pager_map.system_map = 1;
 486         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 487                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages),
 488                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages) /
 489                 1024 / 1024);
 490 }
 491
 492 struct cpu_idle_stat {
 493         int     hint;
 494         int     reserved;
 495         u_long  halt;
 496         u_long  spin;
 497         u_long  repeat;
 498         u_long  repeat_last;
 499         u_long  repeat_delta;
 500         u_long  mwait_cx[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 501 } __cachealign;
 502
 503 #define CPU_IDLE_STAT_HALT      -1
 504 #define CPU_IDLE_STAT_SPIN      -2
 505
 506 static struct cpu_idle_stat     cpu_idle_stats[MAXCPU];
 507
 508 static int
 509 sysctl_cpu_idle_cnt(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 510 {
 511         int idx = arg2, cpu, error;
 512         u_long val = 0;
 513
 514         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 515                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 516                         val += cpu_idle_stats[cpu].halt;
 517         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 518                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 519                         val += cpu_idle_stats[cpu].spin;
 520         } else {
 521                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 522                     ("invalid index %d", idx));
 523                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 524                         val += cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx];
 525         }
 526
 527         error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req);
 528         if (error || req->newptr == NULL)
 529                 return error;
 530
 531         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 532                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 533                         cpu_idle_stats[cpu].halt = 0;
 534                 cpu_idle_stats[0].halt = val;
 535         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 536                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 537                         cpu_idle_stats[cpu].spin = 0;
 538                 cpu_idle_stats[0].spin = val;
 539         } else {
 540                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 541                     ("invalid index %d", idx));
 542                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 543                         cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx] = 0;
 544                 cpu_idle_stats[0].mwait_cx[idx] = val;
 545         }
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static void
 550 cpu_mwait_attach(void)
 551 {
 552         struct sbuf sb;
 553         int hint_idx, i;
 554
 555         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
 556                 return;
 557
 558         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
 559             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) > 0xf ||
 560              (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
 561               CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xf))) {
 562                 int bm_sts = 1;
 563
 564                 /*
 565                  * Pentium dual-core, Core 2 and beyond do not need any
 566                  * additional activities to enter deep C-state, i.e. C3(+).
 567                  */
 568                 cpu_mwait_cx_no_bmarb();
 569
 570                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu.mwait.bm_sts", &bm_sts);
 571                 if (!bm_sts)
 572                         cpu_mwait_cx_no_bmsts();
 573         }
 574
 575         sbuf_new(&sb, cpu_mwait_cx_supported,
 576             sizeof(cpu_mwait_cx_supported), SBUF_FIXEDLEN);
 577
 578         for (i = 0; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 579                 struct cpu_mwait_cx *cx = &cpu_mwait_cx_info[i];
 580                 int sub;
 581
 582                 ksnprintf(cx->name, sizeof(cx->name), "C%d", i);
 583
 584                 sysctl_ctx_init(&cx->sysctl_ctx);
 585                 cx->sysctl_tree = SYSCTL_ADD_NODE(&cx->sysctl_ctx,
 586                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait), OID_AUTO,
 587                     cx->name, CTLFLAG_RW, NULL, "Cx control/info");
 588                 if (cx->sysctl_tree == NULL)
 589                         continue;
 590
 591                 cx->subcnt = CPUID_MWAIT_CX_SUBCNT(cpu_mwait_extemu, i);
 592                 SYSCTL_ADD_INT(&cx->sysctl_ctx,
 593                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 594                     "subcnt", CTLFLAG_RD, &cx->subcnt, 0,
 595                     "sub-state count");
 596                 SYSCTL_ADD_PROC(&cx->sysctl_ctx,
 597                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 598                     "entered", (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW), 0,
 599                     i, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "# of times entered");
 600
 601                 for (sub = 0; sub < cx->subcnt; ++sub)
 602                         sbuf_printf(&sb, "C%d/%d ", i, sub);
 603         }
 604         sbuf_trim(&sb);
 605         sbuf_finish(&sb);
 606
 607         /*
 608          * Non-deep C-states
 609          */
 610         cpu_mwait_c1_hints_cnt = cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_C1].subcnt;
 611         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i)
 612                 cpu_mwait_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 613         cpu_mwait_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_hints_cnt,
 614             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 615
 616         hint_idx = 0;
 617         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i) {
 618                 int j, subcnt;
 619
 620                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 621                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 622                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_hints_cnt,
 623                             ("invalid mwait hint index %d", hint_idx));
 624                         cpu_mwait_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 625                         ++hint_idx;
 626                 }
 627         }
 628         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_hints_cnt,
 629             ("mwait hint count %d != index %d",
 630              cpu_mwait_hints_cnt, hint_idx));
 631
 632         if (bootverbose) {
 633                 kprintf("MWAIT hints (%d C1 hints):\n", cpu_mwait_c1_hints_cnt);
 634                 for (i = 0; i < cpu_mwait_hints_cnt; ++i) {
 635                         int hint = cpu_mwait_hints[i];
 636
 637                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 638                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 639                             hint);
 640                 }
 641         }
 642
 643         /*
 644          * Deep C-states
 645          */
 646         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i)
 647                 cpu_mwait_deep_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 648         cpu_mwait_deep_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 649             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 650
 651         hint_idx = 0;
 652         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 653                 int j, subcnt;
 654
 655                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 656                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 657                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 658                             ("invalid mwait deep hint index %d", hint_idx));
 659                         cpu_mwait_deep_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 660                         ++hint_idx;
 661                 }
 662         }
 663         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 664             ("mwait deep hint count %d != index %d",
 665              cpu_mwait_deep_hints_cnt, hint_idx));
 666
 667         if (bootverbose) {
 668                 kprintf("MWAIT deep hints:\n");
 669                 for (i = 0; i < cpu_mwait_deep_hints_cnt; ++i) {
 670                         int hint = cpu_mwait_deep_hints[i];
 671
 672                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 673                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 674                             hint);
 675                 }
 676         }
 677         cpu_idle_repeat_max = 256 * cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 678
 679         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
 680                 char name[16];
 681
 682                 ksnprintf(name, sizeof(name), "idle%d", i);
 683                 SYSCTL_ADD_PROC(NULL,
 684                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait_CX), OID_AUTO,
 685                     name, (CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW), &cpu_idle_stats[i],
 686                     0, cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl, "A", "");
 687         }
 688 }
 689
 690 static void
 691 cpu_finish(void *dummy __unused)
 692 {
 693         cpu_setregs();
 694         cpu_mwait_attach();
 695 }
 696
 697 static void
 698 pic_finish(void *dummy __unused)
 699 {
 700         /* Log ELCR information */
 701         elcr_dump();
 702
 703         /* Log MPTABLE information */
 704         mptable_pci_int_dump();
 705
 706         /* Finalize PCI */
 707         MachIntrABI.finalize();
 708 }
 709
 710 /*
 711  * Send an interrupt to process.
 712  *
 713  * Stack is set up to allow sigcode stored
 714  * at top to call routine, followed by kcall
 715  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 716  * resets the signal mask, the stack, and the
 717  * frame pointer, it returns to the user
 718  * specified pc, psl.
 719  */
 720 void
 721 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 722 {
 723         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 724         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 725         struct trapframe *regs;
 726         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 727         struct sigframe sf, *sfp;
 728         int oonstack;
 729         char *sp;
 730
 731         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 732         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 733
 734         /* Save user context */
 735         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 736         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 737         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 738         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 739         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
 740         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
 741
 742         /* Make the size of the saved context visible to userland */
 743         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 744
 745         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 746         if ((lp->lwp_flags & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 747             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 748                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
 749                               sizeof(struct sigframe));
 750                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 751         } else {
 752                 /* We take red zone into account */
 753                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 754         }
 755
 756         /*
 757          * XXX AVX needs 64-byte alignment but sigframe has other fields and
 758          * the embedded ucontext is not at the front, so aligning this won't
 759          * help us.  Fortunately we bcopy in/out of the sigframe, so the
 760          * kernel is ok.
 761          *
 762          * The problem though is if userland winds up trying to use the
 763          * context directly.
 764          */
 765         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
 766
 767         /* Translate the signal is appropriate */
 768         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 769                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 770                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 771         }
 772
 773         /*
 774          * Build the argument list for the signal handler.
 775          *
 776          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
 777          */
 778         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
 779         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
 780
 781         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 782                 /*
 783                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
 784                  *
 785                  * action(signo, siginfo, ucontext)
 786                  */
 787                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
 788                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 789                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 790
 791                 /* fill siginfo structure */
 792                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 793                 sf.sf_si.si_code = code;
 794                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
 795         } else {
 796                 /*
 797                  * Old FreeBSD-style arguments.
 798                  *
 799                  * handler (signo, code, [uc], addr)
 800                  */
 801                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
 802                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 803                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 804         }
 805
 806         /*
 807          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 808          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 809          * eflags.
 810          */
 811 #if 0 /* JG */
 812         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 813                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 814                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 815
 816                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 817                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 818                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 819                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 820
 821                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 822                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 823                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 824                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 825
 826                 /*
 827                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 828                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 829                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 830                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 831                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 832                  */
 833                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 834         }
 835 #endif
 836
 837         /*
 838          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 839          */
 840         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 841
 842         /*
 843          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 844          */
 845         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 846                 /*
 847                  * Something is wrong with the stack pointer.
 848                  * ...Kill the process.
 849                  */
 850                 sigexit(lp, SIGILL);
 851         }
 852
 853         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
 854         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 855
 856         /*
 857          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 858          * on function entry
 859          */
 860         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 861
 862         /*
 863          * 64 bit mode has a code and stack selector but
 864          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
 865          * stored in-context.
 866          */
 867         regs->tf_cs = _ucodesel;
 868         regs->tf_ss = _udatasel;
 869         clear_quickret();
 870 }
 871
 872 /*
 873  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 874  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
 875  * issue.
 876  *
 877  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
 878  * bad idea?
 879  */
 880 int
 881 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 882 {
 883         frame->tf_cs = _ucodesel;
 884         frame->tf_ss = _udatasel;
 885         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
 886         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
 887         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 888
 889         return(0);
 890 }
 891
 892 /*
 893  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
 894  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
 895  */
 896 int
 897 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 898 {
 899         return(0);
 900 }
 901
 902 /*
 903  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 904  *
 905  * System call to cleanup state after a signal
 906  * has been taken.  Reset signal mask and
 907  * stack state from context left by sendsig (above).
 908  * Return to previous pc and psl as specified by
 909  * context left by sendsig. Check carefully to
 910  * make sure that the user has not modified the
 911  * state to gain improper privileges.
 912  *
 913  * MPSAFE
 914  */
 915 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 916 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 917
 918 int
 919 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 920 {
 921         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 922         struct trapframe *regs;
 923         ucontext_t uc;
 924         ucontext_t *ucp;
 925         register_t rflags;
 926         int cs;
 927         int error;
 928
 929         /*
 930          * We have to copy the information into kernel space so userland
 931          * can't modify it while we are sniffing it.
 932          */
 933         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 934         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 935         if (error)
 936                 return (error);
 937         ucp = &uc;
 938         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 939
 940         /* VM (8086) mode not supported */
 941         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
 942
 943 #if 0 /* JG */
 944         if (eflags & PSL_VM) {
 945                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 946                 struct vm86_kernel *vm86;
 947
 948                 /*
 949                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 950                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 951                  */
 952                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 953                         return (EINVAL);
 954                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 955                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 956                         return (EINVAL);
 957
 958                 /* go back to user mode if both flags are set */
 959                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 960                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
 961
 962                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 963                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 964                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 965                 } else {
 966                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 967                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
 968                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 969                 }
 970                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 971                 tf->tf_eflags = eflags;
 972                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 973                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 974                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 975                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 976                 tf->tf_ds = _udatasel;
 977                 tf->tf_es = _udatasel;
 978                 tf->tf_fs = _udatasel;
 979                 tf->tf_gs = _udatasel;
 980         } else
 981 #endif
 982         {
 983                 /*
 984                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 985                  */
 986                 /*
 987                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 988                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 989                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 990                  * the signal context during signal handling and there is no
 991                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 992                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 993                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 994                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 995                  */
 996                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 997                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
 998                         return(EINVAL);
 999                 }
1000
1001                 /*
1002                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
1003                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
1004                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
1005                  */
1006                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
1007                 if (!CS_SECURE(cs)) {
1008                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
1009                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
1010                         return(EINVAL);
1011                 }
1012                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
1013         }
1014
1015         /*
1016          * Restore the FPU state from the frame
1017          */
1018         crit_enter();
1019         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
1020
1021         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
1022                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
1023         else
1024                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
1025
1026         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
1027         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
1028         clear_quickret();
1029         crit_exit();
1030         return(EJUSTRETURN);
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Machine dependent boot() routine
1035  *
1036  * I haven't seen anything to put here yet
1037  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
1038  */
1039 void
1040 cpu_boot(int howto)
1041 {
1042 }
1043
1044 /*
1045  * Shutdown the CPU as much as possible
1046  */
1047 void
1048 cpu_halt(void)
1049 {
1050         for (;;)
1051                 __asm__ __volatile("hlt");
1052 }
1053
1054 /*
1055  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
1056  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
1057  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
1058  *
1059  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
1060  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
1061  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
1062  * critical section.
1063  *
1064  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
1065  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
1066  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
1067  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
1068  *
1069  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
1070  *       must occur before it starts using ACPI halt.
1071  *
1072  * NOTE: Value overridden in hammer_time().
1073  */
1074 static int      cpu_idle_hlt = 2;
1075 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
1076     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
1077 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
1078     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
1079
1080 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1081     0, CPU_IDLE_STAT_HALT, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry halts");
1082 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1083     0, CPU_IDLE_STAT_SPIN, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry spins");
1084
1085 static void
1086 cpu_idle_default_hook(void)
1087 {
1088         /*
1089          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
1090          * following the sti.
1091          */
1092         __asm __volatile("sti; hlt");
1093 }
1094
1095 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
1096 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
1097
1098 static __inline int
1099 cpu_mwait_cx_hint(struct cpu_idle_stat *stat)
1100 {
1101         int hint, cx_idx;
1102         u_int idx;
1103
1104         hint = stat->hint;
1105         if (hint >= 0)
1106                 goto done;
1107
1108         idx = (stat->repeat + stat->repeat_last + stat->repeat_delta) >>
1109             cpu_mwait_repeat_shift;
1110         if (idx >= cpu_mwait_c1_hints_cnt) {
1111                 /* Step up faster, once we walked through all C1 states */
1112                 stat->repeat_delta += 1 << (cpu_mwait_repeat_shift + 1);
1113         }
1114         if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
1115                 if (idx >= cpu_mwait_deep_hints_cnt)
1116                         idx = cpu_mwait_deep_hints_cnt - 1;
1117                 hint = cpu_mwait_deep_hints[idx];
1118         } else {
1119                 if (idx >= cpu_mwait_hints_cnt)
1120                         idx = cpu_mwait_hints_cnt - 1;
1121                 hint = cpu_mwait_hints[idx];
1122         }
1123 done:
1124         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
1125         if (cx_idx >= 0 && cx_idx < CPU_MWAIT_CX_MAX)
1126                 stat->mwait_cx[cx_idx]++;
1127         return hint;
1128 }
1129
1130 void
1131 cpu_idle(void)
1132 {
1133         globaldata_t gd = mycpu;
1134         struct cpu_idle_stat *stat = &cpu_idle_stats[gd->gd_cpuid];
1135         struct thread *td __debugvar = gd->gd_curthread;
1136         int reqflags;
1137         int quick;
1138
1139         stat->repeat = stat->repeat_last = cpu_idle_repeat_max;
1140
1141         crit_exit();
1142         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
1143
1144         for (;;) {
1145                 /*
1146                  * See if there are any LWKTs ready to go.
1147                  */
1148                 lwkt_switch();
1149
1150                 /*
1151                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
1152                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
1153                  * splz() does the job.
1154                  *
1155                  * cpu_idle_hlt:
1156                  *      0       Never halt, just spin
1157                  *
1158                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
1159                  *
1160                  *              Better default for modern (Haswell+) Intel
1161                  *              cpus.
1162                  *
1163                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
1164                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
1165                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
1166                  *
1167                  *              Better default for modern AMD cpus and older
1168                  *              Intel cpus.
1169                  *
1170                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
1171                  *              eats the least amount of power but the cpu
1172                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
1173                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
1174                  *
1175                  *      4       Always use HLT.
1176                  *
1177                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
1178                  *       section.
1179                  *
1180                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
1181                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
1182                  *       it overflows.
1183                  *
1184                  * Implement optimized invltlb operations when halted
1185                  * in idle.  By setting the bit in smp_idleinvl_mask
1186                  * we inform other cpus that they can set _reqs to
1187                  * request an invltlb.  Current the code to do that
1188                  * sets the bits in _reqs anyway, but then check _mask
1189                  * to determine if they can assume the invltlb will execute.
1190                  *
1191                  * A critical section is required to ensure that interrupts
1192                  * do not fully run until after we've had a chance to execute
1193                  * the request.
1194                  */
1195                 if (gd->gd_idle_repeat == 0) {
1196                         stat->repeat = (stat->repeat + stat->repeat_last) >> 1;
1197                         if (stat->repeat > cpu_idle_repeat_max)
1198                                 stat->repeat = cpu_idle_repeat_max;
1199                         stat->repeat_last = 0;
1200                         stat->repeat_delta = 0;
1201                 }
1202                 ++stat->repeat_last;
1203
1204                 ++gd->gd_idle_repeat;
1205                 reqflags = gd->gd_reqflags;
1206                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
1207                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
1208                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
1209
1210                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
1211                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1212                         splz(); /* XXX */
1213                         crit_enter_gd(gd);
1214                         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_idleinvl_mask, gd->gd_cpuid);
1215                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags,
1216                             cpu_mwait_cx_hint(stat), 0);
1217                         stat->halt++;
1218                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_idleinvl_mask, gd->gd_cpuid);
1219                         if (ATOMIC_CPUMASK_TESTANDCLR(smp_idleinvl_reqs,
1220                                                       gd->gd_cpuid)) {
1221                                 cpu_invltlb();
1222                                 cpu_mfence();
1223                         }
1224                         crit_exit_gd(gd);
1225                 } else if (cpu_idle_hlt) {
1226                         __asm __volatile("cli");
1227                         splz();
1228                         crit_enter_gd(gd);
1229                         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_idleinvl_mask, gd->gd_cpuid);
1230                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1231                                 if (quick)
1232                                         cpu_idle_default_hook();
1233                                 else
1234                                         cpu_idle_hook();
1235                         }
1236                         __asm __volatile("sti");
1237                         stat->halt++;
1238                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_idleinvl_mask, gd->gd_cpuid);
1239                         if (ATOMIC_CPUMASK_TESTANDCLR(smp_idleinvl_reqs,
1240                                                       gd->gd_cpuid)) {
1241                                 cpu_invltlb();
1242                                 cpu_mfence();
1243                         }
1244                         crit_exit_gd(gd);
1245                 } else {
1246                         splz();
1247                         __asm __volatile("sti");
1248                         stat->spin++;
1249                 }
1250         }
1251 }
1252
1253 /*
1254  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1255  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1256  * we let it spin.
1257  */
1258 void
1259 cpu_spinlock_contested(void)
1260 {
1261         cpu_pause();
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Clear registers on exec
1266  */
1267 void
1268 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1269 {
1270         struct thread *td = curthread;
1271         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1272         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1273         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1274
1275         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1276         user_ldt_free(pcb);
1277
1278         clear_quickret();
1279         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1280         regs->tf_rip = entry;
1281         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1282         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1283         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1284         regs->tf_ss = _udatasel;
1285         regs->tf_cs = _ucodesel;
1286         regs->tf_rbx = ps_strings;
1287
1288         /*
1289          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1290          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1291          */
1292         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1293                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1294                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1295                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1296                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1297                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1298                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1299                 if (pcb == td->td_pcb) {
1300                         /*
1301                          * Clear the debug registers on the running
1302                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1303                          * the next process we switch to.
1304                          */
1305                         reset_dbregs();
1306                 }
1307                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1308         }
1309
1310         /*
1311          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1312          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1313          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1314          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1315          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1316          */
1317         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1318
1319         /*
1320          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1321          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1322          *       may panic in npxdna().
1323          */
1324         crit_enter();
1325         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1326
1327         /*
1328          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1329          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1330          *       code knows what the current MSR values are.
1331          */
1332         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1333         pcb->pcb_gsbase = 0;
1334         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1335         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1336         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1337         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1338
1339         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1340         npxinit();
1341         crit_exit();
1342
1343         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1344         pcb->pcb_es = _udatasel;
1345         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1346         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1347 }
1348
1349 void
1350 cpu_setregs(void)
1351 {
1352         register_t cr0;
1353
1354         cr0 = rcr0();
1355         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1356         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1357         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1358         load_cr0(cr0);
1359         load_gs(_udatasel);
1360 }
1361
1362 static int
1363 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1364 {
1365         int error;
1366         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1367                 req);
1368         if (!error && req->newptr)
1369                 resettodr();
1370         return (error);
1371 }
1372
1373 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1374         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1375
1376 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1377         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1378
1379 #if 0 /* JG */
1380 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo,
1381         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1382 #endif
1383
1384 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1385         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1386
1387 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1388 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1389         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1390
1391 static int
1392 efi_map_sysctl_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1393 {
1394         struct efi_map_header *efihdr;
1395         caddr_t kmdp;
1396         uint32_t efisize;
1397
1398         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1399         if (kmdp == NULL)
1400                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1401         efihdr = (struct efi_map_header *)preload_search_info(kmdp,
1402             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_EFI_MAP);
1403         if (efihdr == NULL)
1404                 return (0);
1405         efisize = *((uint32_t *)efihdr - 1);
1406         return (SYSCTL_OUT(req, efihdr, efisize));
1407 }
1408 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, efi_map, CTLTYPE_OPAQUE|CTLFLAG_RD, NULL, 0,
1409     efi_map_sysctl_handler, "S,efi_map_header", "Raw EFI Memory Map");
1410
1411 /*
1412  * Initialize 386 and configure to run kernel
1413  */
1414
1415 /*
1416  * Initialize segments & interrupt table
1417  */
1418
1419 int _default_ldt;
1420 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1421 struct gate_descriptor idt_arr[MAXCPU][NIDT];
1422 #if 0 /* JG */
1423 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1424 #endif
1425
1426 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1427 struct region_descriptor r_gdt;
1428 struct region_descriptor r_idt_arr[MAXCPU];
1429
1430 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1431 void *proc0paddr;
1432 /* JG alignment? */
1433 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1434
1435
1436 /* software prototypes -- in more palatable form */
1437 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1438 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1439 {       0x0,                    /* segment base address  */
1440         0x0,                    /* length */
1441         0,                      /* segment type */
1442         0,                      /* segment descriptor priority level */
1443         0,                      /* segment descriptor present */
1444         0,                      /* long */
1445         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1446         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1447 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1448 {       0x0,                    /* segment base address  */
1449         0xfffff,                /* length - all address space */
1450         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1451         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1452         1,                      /* segment descriptor present */
1453         1,                      /* long */
1454         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1455         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1456 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1457 {       0x0,                    /* segment base address  */
1458         0xfffff,                /* length - all address space */
1459         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1460         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1461         1,                      /* segment descriptor present */
1462         1,                      /* long */
1463         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1464         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1465 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1466 {       0x0,                    /* segment base address  */
1467         0xfffff,                /* length - all address space */
1468         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1469         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1470         1,                      /* segment descriptor present */
1471         0,                      /* long */
1472         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1473         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1474 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1475 {       0x0,                    /* segment base address  */
1476         0xfffff,                /* length - all address space */
1477         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1478         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1479         1,                      /* segment descriptor present */
1480         0,                      /* long */
1481         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1482         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1483 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1484 {       0x0,                    /* segment base address  */
1485         0xfffff,                /* length - all address space */
1486         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1487         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1488         1,                      /* segment descriptor present */
1489         1,                      /* long */
1490         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1491         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1492 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1493 {
1494         0x0,                    /* segment base address */
1495         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1496         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1497         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1498         1,                      /* segment descriptor present */
1499         0,                      /* long */
1500         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1501         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1502 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1503 {       0x0,                    /* segment base address  */
1504         0x0,                    /* length */
1505         0,                      /* segment type */
1506         0,                      /* segment descriptor priority level */
1507         0,                      /* segment descriptor present */
1508         0,                      /* long */
1509         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1510         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1511 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1512 {       0x0,                    /* segment base address  */
1513         0xfffff,                /* length - all address space */
1514         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1515         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1516         1,                      /* segment descriptor present */
1517         0,                      /* long */
1518         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1519         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1520 };
1521
1522 void
1523 setidt_global(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1524 {
1525         int cpu;
1526
1527         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
1528                 struct gate_descriptor *ip = &idt_arr[cpu][idx];
1529
1530                 ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1531                 ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1532                 ip->gd_ist = ist;
1533                 ip->gd_xx = 0;
1534                 ip->gd_type = typ;
1535                 ip->gd_dpl = dpl;
1536                 ip->gd_p = 1;
1537                 ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1538         }
1539 }
1540
1541 void
1542 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist, int cpu)
1543 {
1544         struct gate_descriptor *ip;
1545
1546         KASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus, ("invalid cpu %d", cpu));
1547
1548         ip = &idt_arr[cpu][idx];
1549         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1550         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1551         ip->gd_ist = ist;
1552         ip->gd_xx = 0;
1553         ip->gd_type = typ;
1554         ip->gd_dpl = dpl;
1555         ip->gd_p = 1;
1556         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1557 }
1558
1559 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1560
1561 extern inthand_t
1562         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1563         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1564         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1565         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1566         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1567         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1568
1569 void
1570 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1571 {
1572         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1573         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1574         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1575         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1576         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1577         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1578         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1579 }
1580
1581 void
1582 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1583 {
1584
1585         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1586         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1587         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1588         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1589         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1590         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1591         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1592         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1593         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1594         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1595 }
1596
1597 void
1598 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1599     struct system_segment_descriptor *sd)
1600 {
1601
1602         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1603         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1604         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1605         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1606         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1607         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1608         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1609         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1614  * available physical memory in the system, then test this memory and
1615  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1616  *
1617  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1618  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1619  *
1620  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1621  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1622  *
1623  * Memory is aligned to PHYSMAP_ALIGN which must be a multiple
1624  * of PAGE_SIZE.  This also greatly reduces the memory test time
1625  * which would otherwise be excessive on machines with > 8G of ram.
1626  *
1627  * XXX first should be vm_paddr_t.
1628  */
1629
1630 #define PHYSMAP_ALIGN           (vm_paddr_t)(128 * 1024)
1631 #define PHYSMAP_ALIGN_MASK      (vm_paddr_t)(PHYSMAP_ALIGN - 1)
1632         vm_paddr_t physmap[PHYSMAP_SIZE];
1633         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1634         struct efi_map_header *efihdrbase;
1635         u_int32_t smapsize;
1636 #define PHYSMAP_HANDWAVE        (vm_paddr_t)(2 * 1024 * 1024)
1637 #define PHYSMAP_HANDWAVE_MASK   (PHYSMAP_HANDWAVE - 1)
1638
1639 static void
1640 add_smap_entries(int *physmap_idx)
1641 {
1642         int i;
1643
1644         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1645         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1646
1647         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1648                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1649                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1650                             smap->type, smap->base, smap->length);
1651
1652                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1653                         continue;
1654
1655                 if (smap->length == 0)
1656                         continue;
1657
1658                 for (i = 0; i <= *physmap_idx; i += 2) {
1659                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1660                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1661                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1662                                                 "memory region, ignoring "
1663                                                 "second region\n");
1664                                 }
1665                                 break;
1666                         }
1667                 }
1668                 if (i <= *physmap_idx)
1669                         continue;
1670
1671                 Realmem += smap->length;
1672
1673                 if (smap->base == physmap[*physmap_idx + 1]) {
1674                         physmap[*physmap_idx + 1] += smap->length;
1675                         continue;
1676                 }
1677
1678                 *physmap_idx += 2;
1679                 if (*physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1680                         kprintf("Too many segments in the physical "
1681                                 "address map, giving up\n");
1682                         break;
1683                 }
1684                 physmap[*physmap_idx] = smap->base;
1685                 physmap[*physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1686         }
1687 }
1688
1689 static void
1690 add_efi_map_entries(int *physmap_idx)
1691 {
1692          struct efi_md *map, *p;
1693          const char *type;
1694          size_t efisz;
1695          int i, ndesc;
1696
1697         static const char *types[] = {
1698                 "Reserved",
1699                 "LoaderCode",
1700                 "LoaderData",
1701                 "BootServicesCode",
1702                 "BootServicesData",
1703                 "RuntimeServicesCode",
1704                 "RuntimeServicesData",
1705                 "ConventionalMemory",
1706                 "UnusableMemory",
1707                 "ACPIReclaimMemory",
1708                 "ACPIMemoryNVS",
1709                 "MemoryMappedIO",
1710                 "MemoryMappedIOPortSpace",
1711                 "PalCode"
1712          };
1713
1714         /*
1715          * Memory map data provided by UEFI via the GetMemoryMap
1716          * Boot Services API.
1717          */
1718         efisz = (sizeof(struct efi_map_header) + 0xf) & ~0xf;
1719         map = (struct efi_md *)((uint8_t *)efihdrbase + efisz);
1720
1721         if (efihdrbase->descriptor_size == 0)
1722                 return;
1723         ndesc = efihdrbase->memory_size / efihdrbase->descriptor_size;
1724
1725         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1726                 kprintf("%23s %12s %12s %8s %4s\n",
1727                     "Type", "Physical", "Virtual", "#Pages", "Attr");
1728
1729         for (i = 0, p = map; i < ndesc; i++,
1730             p = efi_next_descriptor(p, efihdrbase->descriptor_size)) {
1731                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1732                         if (p->md_type <= EFI_MD_TYPE_PALCODE)
1733                                 type = types[p->md_type];
1734                         else
1735                                 type = "<INVALID>";
1736                         kprintf("%23s %012lx %12p %08lx ", type, p->md_phys,
1737                             p->md_virt, p->md_pages);
1738                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_UC)
1739                                 kprintf("UC ");
1740                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_WC)
1741                                 kprintf("WC ");
1742                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_WT)
1743                                 kprintf("WT ");
1744                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_WB)
1745                                 kprintf("WB ");
1746                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_UCE)
1747                                 kprintf("UCE ");
1748                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_WP)
1749                                 kprintf("WP ");
1750                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_RP)
1751                                 kprintf("RP ");
1752                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_XP)
1753                                 kprintf("XP ");
1754                         if (p->md_attr & EFI_MD_ATTR_RT)
1755                                 kprintf("RUNTIME");
1756                         kprintf("\n");
1757                 }
1758
1759                 switch (p->md_type) {
1760                 case EFI_MD_TYPE_CODE:
1761                 case EFI_MD_TYPE_DATA:
1762                 case EFI_MD_TYPE_BS_CODE:
1763                 case EFI_MD_TYPE_BS_DATA:
1764                 case EFI_MD_TYPE_FREE:
1765                         /*
1766                          * We're allowed to use any entry with these types.
1767                          */
1768                         break;
1769                 default:
1770                         continue;
1771                 }
1772
1773                 Realmem += p->md_pages * PAGE_SIZE;
1774
1775                 if (p->md_phys == physmap[*physmap_idx + 1]) {
1776                         physmap[*physmap_idx + 1] += p->md_pages * PAGE_SIZE;
1777                         continue;
1778                 }
1779
1780                 *physmap_idx += 2;
1781                 if (*physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1782                         kprintf("Too many segments in the physical "
1783                                 "address map, giving up\n");
1784                         break;
1785                 }
1786                 physmap[*physmap_idx] = p->md_phys;
1787                 physmap[*physmap_idx + 1] = p->md_phys + p->md_pages * PAGE_SIZE;
1788          }
1789 }
1790
1791 struct fb_info efi_fb_info;
1792 static int have_efi_framebuffer = 0;
1793
1794 static void
1795 efi_fb_init_vaddr(int direct_map)
1796 {
1797         uint64_t sz;
1798         vm_offset_t addr, v;
1799
1800         v = efi_fb_info.vaddr;
1801         sz = efi_fb_info.stride * efi_fb_info.height;
1802
1803         if (direct_map) {
1804                 addr = PHYS_TO_DMAP(efi_fb_info.paddr);
1805                 if (addr >= DMAP_MIN_ADDRESS && addr + sz < DMAP_MAX_ADDRESS)
1806                         efi_fb_info.vaddr = addr;
1807         } else {
1808                 efi_fb_info.vaddr = (vm_offset_t)pmap_mapdev_attr(
1809                     efi_fb_info.paddr, sz, PAT_WRITE_COMBINING);
1810         }
1811 }
1812
1813 int
1814 probe_efi_fb(int early)
1815 {
1816         struct efi_fb   *efifb;
1817         caddr_t         kmdp;
1818
1819         if (have_efi_framebuffer) {
1820                 if (!early &&
1821                     (efi_fb_info.vaddr == 0 ||
1822                      efi_fb_info.vaddr == PHYS_TO_DMAP(efi_fb_info.paddr)))
1823                         efi_fb_init_vaddr(0);
1824                 return 0;
1825         }
1826
1827         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1828         if (kmdp == NULL)
1829                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1830         efifb = (struct efi_fb *)preload_search_info(kmdp,
1831             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_EFI_FB);
1832         if (efifb == NULL)
1833                 return 1;
1834
1835         have_efi_framebuffer = 1;
1836
1837         efi_fb_info.is_vga_boot_display = 1;
1838         efi_fb_info.width = efifb->fb_width;
1839         efi_fb_info.height = efifb->fb_height;
1840         efi_fb_info.stride = efifb->fb_stride * 4;
1841         efi_fb_info.depth = 32;
1842         efi_fb_info.paddr = efifb->fb_addr;
1843         if (early) {
1844                 efi_fb_info.vaddr = 0;
1845         } else {
1846                 efi_fb_init_vaddr(0);
1847         }
1848         efi_fb_info.restore = NULL;
1849         efi_fb_info.device = NULL;
1850
1851         return 0;
1852 }
1853
1854 static void
1855 efifb_startup(void *arg)
1856 {
1857         probe_efi_fb(0);
1858 }
1859
1860 SYSINIT(efi_fb_info, SI_BOOT1_POST, SI_ORDER_FIRST, efifb_startup, NULL);
1861
1862 static void
1863 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1864 {
1865         int off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1866         int i, j;
1867         vm_paddr_t pa;
1868         vm_paddr_t msgbuf_size;
1869         u_long physmem_tunable;
1870         pt_entry_t *pte;
1871         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1872
1873         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1874         physmap_idx = 0;
1875
1876         /*
1877          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1878          *
1879          * subr_module.c says:
1880          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1881          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1882          */
1883         efihdrbase = (struct efi_map_header *)preload_search_info(kmdp,
1884             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_EFI_MAP);
1885         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1886             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1887         if (smapbase == NULL && efihdrbase == NULL)
1888                 panic("No BIOS smap or EFI map info from loader!");
1889
1890         if (efihdrbase == NULL)
1891                 add_smap_entries(&physmap_idx);
1892         else
1893                 add_efi_map_entries(&physmap_idx);
1894
1895         base_memory = physmap[1] / 1024;
1896         /* make hole for AP bootstrap code */
1897         physmap[1] = mp_bootaddress(base_memory);
1898
1899         /* Save EBDA address, if any */
1900         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1901         ebda_addr <<= 4;
1902
1903         /*
1904          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1905          * highest page of the physical address space.  It should be
1906          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1907          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1908          */
1909         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1910
1911 #ifdef MAXMEM
1912         Maxmem = MAXMEM / 4;
1913 #endif
1914
1915         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1916                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1917
1918         /*
1919          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1920          * in the system.
1921          */
1922         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1923                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1924
1925         /*
1926          * Blowing out the DMAP will blow up the system.
1927          */
1928         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1929                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1930                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1931         }
1932
1933         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1934             (boothowto & RB_VERBOSE)) {
1935                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1936         }
1937
1938         /*
1939          * Call pmap initialization to make new kernel address space
1940          *
1941          * Mask off page 0.
1942          */
1943         pmap_bootstrap(&first);
1944         physmap[0] = PAGE_SIZE;
1945
1946         /*
1947          * Align the physmap to PHYSMAP_ALIGN and cut out anything
1948          * exceeding Maxmem.
1949          */
1950         for (i = j = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1951                 if (physmap[i+1] > ptoa(Maxmem))
1952                         physmap[i+1] = ptoa(Maxmem);
1953                 physmap[i] = (physmap[i] + PHYSMAP_ALIGN_MASK) &
1954                              ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1955                 physmap[i+1] = physmap[i+1] & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1956
1957                 physmap[j] = physmap[i];
1958                 physmap[j+1] = physmap[i+1];
1959
1960                 if (physmap[i] < physmap[i+1])
1961                         j += 2;
1962         }
1963         physmap_idx = j - 2;
1964
1965         /*
1966          * Align anything else used in the validation loop.
1967          */
1968         first = (first + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1969
1970         /*
1971          * Size up each available chunk of physical memory.
1972          */
1973         pa_indx = 0;
1974         da_indx = 1;
1975         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1976         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1977         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1978         pte = CMAP1;
1979
1980         /*
1981          * Get dcons buffer address
1982          */
1983         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1984             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1985                 dcons_addr = 0;
1986
1987         /*
1988          * Validate the physical memory.  The physical memory segments
1989          * have already been aligned to PHYSMAP_ALIGN which is a multiple
1990          * of PAGE_SIZE.
1991          */
1992         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1993                 vm_paddr_t end;
1994                 vm_paddr_t incr = PHYSMAP_ALIGN;
1995
1996                 end = physmap[i + 1];
1997
1998                 for (pa = physmap[i]; pa < end; pa += incr) {
1999                         int page_bad, full;
2000                         volatile uint64_t *ptr = (uint64_t *)CADDR1;
2001                         uint64_t tmp;
2002
2003                         incr = PHYSMAP_ALIGN;
2004                         full = FALSE;
2005
2006                         /*
2007                          * block out kernel memory as not available.
2008                          */
2009                         if (pa >= 0x200000 && pa < first)
2010                                 goto do_dump_avail;
2011
2012                         /*
2013                          * block out dcons buffer
2014                          */
2015                         if (dcons_addr > 0
2016                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
2017                             && pa < dcons_addr + dcons_size) {
2018                                 goto do_dump_avail;
2019                         }
2020
2021                         page_bad = FALSE;
2022
2023                         /*
2024                          * Always test the first and last block supplied in
2025                          * the map entry, but it just takes too long to run
2026                          * the test these days and we already have to skip
2027                          * pages.  Handwave it on PHYSMAP_HANDWAVE boundaries.
2028                          */
2029                         if (pa != physmap[i]) {
2030                                 vm_paddr_t bytes = end - pa;
2031                                 if ((pa & PHYSMAP_HANDWAVE_MASK) == 0 &&
2032                                     bytes >= PHYSMAP_HANDWAVE + PHYSMAP_ALIGN) {
2033                                         incr = PHYSMAP_HANDWAVE;
2034                                         goto handwaved;
2035                                 }
2036                         }
2037
2038                         /*
2039                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
2040                          */
2041                         *pte = pa |
2042                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
2043                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2044                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_N_IDX];
2045                         cpu_invlpg(__DEVOLATILE(void *, ptr));
2046                         cpu_mfence();
2047
2048                         tmp = *ptr;
2049                         /*
2050                          * Test for alternating 1's and 0's
2051                          */
2052                         *ptr = 0xaaaaaaaaaaaaaaaaLLU;
2053                         cpu_mfence();
2054                         if (*ptr != 0xaaaaaaaaaaaaaaaaLLU)
2055                                 page_bad = TRUE;
2056                         /*
2057                          * Test for alternating 0's and 1's
2058                          */
2059                         *ptr = 0x5555555555555555LLU;
2060                         cpu_mfence();
2061                         if (*ptr != 0x5555555555555555LLU)
2062                                 page_bad = TRUE;
2063                         /*
2064                          * Test for all 1's
2065                          */
2066                         *ptr = 0xffffffffffffffffLLU;
2067                         cpu_mfence();
2068                         if (*ptr != 0xffffffffffffffffLLU)
2069                                 page_bad = TRUE;
2070                         /*
2071                          * Test for all 0's
2072                          */
2073                         *ptr = 0x0;
2074                         cpu_mfence();
2075                         if (*ptr != 0x0)
2076                                 page_bad = TRUE;
2077                         /*
2078                          * Restore original value.
2079                          */
2080                         *ptr = tmp;
2081 handwaved:
2082
2083                         /*
2084                          * Adjust array of valid/good pages.
2085                          */
2086                         if (page_bad == TRUE)
2087                                 continue;
2088
2089                         /*
2090                          * If this good page is a continuation of the
2091                          * previous set of good pages, then just increase
2092                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
2093                          * Note that "end" points one higher than end,
2094                          * making the range >= start and < end.
2095                          * If we're also doing a speculative memory
2096                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
2097                          * so that we keep going. The first bad page
2098                          * will terminate the loop.
2099                          */
2100                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
2101                                 phys_avail[pa_indx] += incr;
2102                         } else {
2103                                 pa_indx++;
2104                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
2105                                         kprintf(
2106                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
2107                                         pa_indx--;
2108                                         full = TRUE;
2109                                         goto do_dump_avail;
2110                                 }
2111                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;
2112                                 phys_avail[pa_indx] = pa + incr;
2113                         }
2114                         physmem += incr / PAGE_SIZE;
2115 do_dump_avail:
2116                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
2117                                 dump_avail[da_indx] += incr;
2118                         } else {
2119                                 da_indx++;
2120                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
2121                                         da_indx--;
2122                                         goto do_next;
2123                                 }
2124                                 dump_avail[da_indx++] = pa;
2125                                 dump_avail[da_indx] = pa + incr;
2126                         }
2127 do_next:
2128                         if (full)
2129                                 break;
2130                 }
2131         }
2132         *pte = 0;
2133         cpu_invltlb();
2134         cpu_mfence();
2135
2136         /*
2137          * The last chunk must contain at least one page plus the message
2138          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
2139          * calculation, etc.).
2140          */
2141         msgbuf_size = (MSGBUF_SIZE + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
2142
2143         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PHYSMAP_ALIGN +
2144                msgbuf_size >= phys_avail[pa_indx]) {
2145                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
2146                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
2147                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
2148         }
2149
2150         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
2151
2152         /* Trim off space for the message buffer. */
2153         phys_avail[pa_indx] -= msgbuf_size;
2154
2155         avail_end = phys_avail[pa_indx];
2156
2157         /* Map the message buffer. */
2158         for (off = 0; off < msgbuf_size; off += PAGE_SIZE) {
2159                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off,
2160                             phys_avail[pa_indx] + off);
2161         }
2162         /* Try to get EFI framebuffer working as early as possible */
2163         if (have_efi_framebuffer)
2164                 efi_fb_init_vaddr(1);
2165 }
2166
2167 struct machintr_abi MachIntrABI;
2168
2169 /*
2170  * IDT VECTORS:
2171  *      0       Divide by zero
2172  *      1       Debug
2173  *      2       NMI
2174  *      3       BreakPoint
2175  *      4       OverFlow
2176  *      5       Bound-Range
2177  *      6       Invalid OpCode
2178  *      7       Device Not Available (x87)
2179  *      8       Double-Fault
2180  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
2181  *      10      Invalid-TSS
2182  *      11      Segment not present
2183  *      12      Stack
2184  *      13      General Protection
2185  *      14      Page Fault
2186  *      15      Reserved
2187  *      16      x87 FP Exception pending
2188  *      17      Alignment Check
2189  *      18      Machine Check
2190  *      19      SIMD floating point
2191  *      20-31   reserved
2192  *      32-255  INTn/external sources
2193  */
2194 u_int64_t
2195 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
2196 {
2197         caddr_t kmdp;
2198         int gsel_tss, x, cpu;
2199 #if 0 /* JG */
2200         int metadata_missing, off;
2201 #endif
2202         struct mdglobaldata *gd;
2203         u_int64_t msr;
2204
2205         /*
2206          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
2207          */
2208         gd = &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata;
2209         bzero(gd, sizeof(*gd));
2210
2211         /*
2212          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
2213          * early in the boot sequence because the system assumes
2214          * that 'curthread' is never NULL.
2215          */
2216
2217         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
2218         thread0.td_gd = &gd->mi;
2219
2220         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
2221
2222 #if 0 /* JG */
2223         metadata_missing = 0;
2224         if (bootinfo.bi_modulep) {
2225                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
2226                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
2227         } else {
2228                 metadata_missing = 1;
2229         }
2230         if (bootinfo.bi_envp)
2231                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
2232 #endif
2233
2234         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
2235         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
2236         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
2237         if (kmdp == NULL)
2238                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
2239         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
2240         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
2241 #ifdef DDB
2242         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
2243         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
2244 #endif
2245         efi_systbl_phys = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_FW_HANDLE, vm_paddr_t);
2246
2247         if (boothowto & RB_VERBOSE)
2248                 bootverbose++;
2249
2250         /*
2251          * Default MachIntrABI to ICU
2252          */
2253         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
2254
2255         /*
2256          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
2257          * and ncpus_fit_mask remain 0.
2258          */
2259         ncpus = 1;
2260         ncpus2 = 1;
2261         ncpus_fit = 1;
2262         /* Init basic tunables, hz etc */
2263         init_param1();
2264
2265         /*
2266          * make gdt memory segments
2267          */
2268         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
2269                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata.gd_common_tss;
2270
2271         gd->mi.gd_prvspace = CPU_prvspace[0];
2272
2273         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
2274                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
2275                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
2276         }
2277         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
2278             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
2279
2280         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
2281         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
2282         lgdt(&r_gdt);
2283
2284         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
2285         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
2286         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
2287
2288         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
2289         cpu_gdinit(gd, 0);
2290         proc0paddr = proc0paddr_buff;
2291         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
2292         safepri = TDPRI_MAX;
2293
2294         /* spinlocks and the BGL */
2295         init_locks();
2296
2297         /* exceptions */
2298         for (x = 0; x < NIDT; x++)
2299                 setidt_global(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2300         setidt_global(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2301         setidt_global(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2302         setidt_global(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2303         setidt_global(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
2304         setidt_global(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2305         setidt_global(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2306         setidt_global(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2307         setidt_global(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2308         setidt_global(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2309         setidt_global(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2310         setidt_global(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2311         setidt_global(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2312         setidt_global(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2313         setidt_global(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2314         setidt_global(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2315         setidt_global(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2316         setidt_global(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2317         setidt_global(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2318         setidt_global(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2319
2320         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
2321                 r_idt_arr[cpu].rd_limit = sizeof(idt_arr[cpu]) - 1;
2322                 r_idt_arr[cpu].rd_base = (long) &idt_arr[cpu][0];
2323         }
2324
2325         lidt(&r_idt_arr[0]);
2326
2327         /*
2328          * Initialize the console before we print anything out.
2329          */
2330         cninit();
2331
2332 #if 0 /* JG */
2333         if (metadata_missing)
2334                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
2335 #endif
2336
2337 #if     NISA >0
2338         elcr_probe();
2339         isa_defaultirq();
2340 #endif
2341         rand_initialize();
2342
2343         /*
2344          * Initialize IRQ mapping
2345          *
2346          * NOTE:
2347          * SHOULD be after elcr_probe()
2348          */
2349         MachIntrABI_ICU.initmap();
2350         MachIntrABI_IOAPIC.initmap();
2351
2352 #ifdef DDB
2353         kdb_init();
2354         if (boothowto & RB_KDB)
2355                 Debugger("Boot flags requested debugger");
2356 #endif
2357
2358 #if 0 /* JG */
2359         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
2360         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2361         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2362 #endif
2363         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
2364         initializecpu(0);       /* Initialize CPU registers */
2365
2366         /*
2367          * On modern intel cpus, haswell or later, cpu_idle_hlt=1 is better
2368          * because the cpu does significant power management in MWAIT
2369          * (also suggested is to set sysctl machdep.mwait.CX.idle=AUTODEEP).
2370          *
2371          * On modern amd cpus cpu_idle_hlt=3 is better, because the cpu does
2372          * significant power management in HLT or ACPI (but cpu_idle_hlt=1
2373          * would try to use MWAIT).
2374          *
2375          * On older amd or intel cpus, cpu_idle_hlt=2 is better because ACPI
2376          * is needed to reduce power consumption, but wakeup times are often
2377          * longer.
2378          */
2379         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
2380             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0x3C) {   /* Haswell or later */
2381                 cpu_idle_hlt = 1;
2382         }
2383         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
2384             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) >= 0x14) {  /* Bobcat or later */
2385                 cpu_idle_hlt = 3;
2386         }
2387
2388         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &ioapic_enable); /* for compat */
2389         TUNABLE_INT_FETCH("hw.ioapic_enable", &ioapic_enable);
2390         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lapic_enable", &lapic_enable);
2391         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu_idle_hlt", &cpu_idle_hlt);
2392
2393         /*
2394          * Some of the virtual machines do not work w/ I/O APIC
2395          * enabled.  If the user does not explicitly enable or
2396          * disable the I/O APIC (ioapic_enable < 0), then we
2397          * disable I/O APIC on all virtual machines.
2398          *
2399          * NOTE:
2400          * This must be done after identify_cpu(), which sets
2401          * 'cpu_feature2'
2402          */
2403         if (ioapic_enable < 0) {
2404                 if (cpu_feature2 & CPUID2_VMM)
2405                         ioapic_enable = 0;
2406                 else
2407                         ioapic_enable = 1;
2408         }
2409
2410         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
2411         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
2412                 (register_t)(thread0.td_kstack +
2413                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
2414         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
2415         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
2416
2417         /* double fault stack */
2418         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
2419                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
2420                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
2421
2422         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
2423         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
2424
2425         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
2426         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
2427         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
2428         ltr(gsel_tss);
2429
2430         /* Set up the fast syscall stuff */
2431         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
2432         wrmsr(MSR_EFER, msr);
2433         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
2434         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
2435         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
2436               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
2437         wrmsr(MSR_STAR, msr);
2438         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D|PSL_IOPL);
2439
2440         getmemsize(kmdp, physfree);
2441         init_param2(physmem);
2442
2443         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
2444
2445         /* Map the message buffer. */
2446 #if 0 /* JG */
2447         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
2448                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
2449 #endif
2450
2451         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
2452
2453
2454         /* transfer to user mode */
2455
2456         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
2457         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
2458         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
2459
2460         load_ds(_udatasel);
2461         load_es(_udatasel);
2462         load_fs(_udatasel);
2463
2464         /* setup proc 0's pcb */
2465         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
2466         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
2467         thread0.td_pcb->pcb_ext = NULL;
2468         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
2469
2470         /* Location of kernel stack for locore */
2471         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
2472 }
2473
2474 /*
2475  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
2476  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
2477  * data space were allocated in locore.
2478  *
2479  * Note: the idlethread's cpl is 0
2480  *
2481  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
2482  */
2483 void
2484 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
2485 {
2486         if (cpu)
2487                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
2488
2489         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread,
2490                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack,
2491                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack),
2492                         0, &gd->mi);
2493         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
2494         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
2495         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
2496         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
2497 }
2498
2499 /*
2500  * We only have to check for DMAP bounds, the globaldata space is
2501  * actually part of the kernel_map so we don't have to waste time
2502  * checking CPU_prvspace[*].
2503  */
2504 int
2505 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
2506 {
2507 #if 0
2508         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
2509             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
2510                 return (TRUE);
2511         }
2512 #endif
2513         if (saddr >= DMAP_MIN_ADDRESS && eaddr <= DMAP_MAX_ADDRESS)
2514                 return (TRUE);
2515         return (FALSE);
2516 }
2517
2518 struct globaldata *
2519 globaldata_find(int cpu)
2520 {
2521         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
2522         return(&CPU_prvspace[cpu]->mdglobaldata.mi);
2523 }
2524
2525 /*
2526  * This path should be safe from the SYSRET issue because only stopped threads
2527  * can have their %rip adjusted this way (and all heavy weight thread switches
2528  * clear QUICKREF and thus do not use SYSRET).  However, the code path is
2529  * convoluted so add a safety by forcing %rip to be cannonical.
2530  */
2531 int
2532 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
2533 {
2534         if (addr & 0x0000800000000000LLU)
2535                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr | 0xFFFF000000000000LLU;
2536         else
2537                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr & 0x0000FFFFFFFFFFFFLLU;
2538         return (0);
2539 }
2540
2541 int
2542 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
2543 {
2544         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
2545         return (0);
2546 }
2547
2548 int
2549 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2550 {
2551         struct trapframe *tp;
2552
2553         if ((tp = lp->lwp_md.md_regs) == NULL)
2554                 return EINVAL;
2555         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2556         return (0);
2557 }
2558
2559 int
2560 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2561 {
2562         struct trapframe *tp;
2563
2564         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2565         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2566             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2567                 return (EINVAL);
2568         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2569         clear_quickret();
2570         return (0);
2571 }
2572
2573 static void
2574 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2575 {
2576         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2577         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2578         int i;
2579
2580         /* FPU control/status */
2581         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2582         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2583         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2584         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2585         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2586         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2587         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2588         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2589
2590         /* FPU registers */
2591         for (i = 0; i < 8; ++i)
2592                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2593 }
2594
2595 static void
2596 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2597 {
2598         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2599         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2600         int i;
2601
2602         /* FPU control/status */
2603         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2604         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2605         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2606         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2607         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2608         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2609         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2610         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2611
2612         /* FPU registers */
2613         for (i = 0; i < 8; ++i)
2614                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2615 }
2616
2617 int
2618 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2619 {
2620         if (lp->lwp_thread == NULL || lp->lwp_thread->td_pcb == NULL)
2621                 return EINVAL;
2622         if (cpu_fxsr) {
2623                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2624                                 (struct save87 *)fpregs);
2625                 return (0);
2626         }
2627         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2628         return (0);
2629 }
2630
2631 int
2632 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2633 {
2634         if (cpu_fxsr) {
2635                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2636                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2637                 return (0);
2638         }
2639         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2640         return (0);
2641 }
2642
2643 int
2644 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2645 {
2646         struct pcb *pcb;
2647
2648         if (lp == NULL) {
2649                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2650                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2651                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2652                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2653                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2654                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2655                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2656                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2657                 return (0);
2658         }
2659         if (lp->lwp_thread == NULL || (pcb = lp->lwp_thread->td_pcb) == NULL)
2660                 return EINVAL;
2661         dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2662         dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2663         dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2664         dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2665         dbregs->dr[4] = 0;
2666         dbregs->dr[5] = 0;
2667         dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2668         dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2669         return (0);
2670 }
2671
2672 int
2673 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2674 {
2675         if (lp == NULL) {
2676                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2677                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2678                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2679                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2680                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2681                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2682                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2683                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2684         } else {
2685                 struct pcb *pcb;
2686                 struct ucred *ucred;
2687                 int i;
2688                 uint64_t mask1, mask2;
2689
2690                 /*
2691                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2692                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2693                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2694                  * TRCTRAP.
2695                  */
2696                 /* JG this loop looks unreadable */
2697                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2698                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2699                  */
2700                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2701                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2702                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2703                  * carried to decide if it is safe and useful to
2704                  * provide access to that capability
2705                  */
2706                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4;
2707                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2708                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2709                                 return (EINVAL);
2710
2711                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2712                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2713
2714                 /*
2715                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2716                  * process's address space.  If a process could do this, it
2717                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2718                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2719                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2720                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2721                  * uid 0.
2722                  *
2723                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2724                  * address space is written into from within the kernel
2725                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2726                  * from within kernel mode?
2727                  */
2728
2729                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2730                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2731                                 /* dr0 is enabled */
2732                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2733                                         return (EINVAL);
2734                         }
2735
2736                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2737                                 /* dr1 is enabled */
2738                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2739                                         return (EINVAL);
2740                         }
2741
2742                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2743                                 /* dr2 is enabled */
2744                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2745                                         return (EINVAL);
2746                         }
2747
2748                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2749                                 /* dr3 is enabled */
2750                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2751                                         return (EINVAL);
2752                         }
2753                 }
2754
2755                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2756                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2757                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2758                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2759                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2760                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2761
2762                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2763         }
2764
2765         return (0);
2766 }
2767
2768 /*
2769  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2770  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2771  */
2772 int
2773 user_dbreg_trap(void)
2774 {
2775         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2776         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2777         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2778         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2779         int i;
2780
2781         dr7 = rdr7();
2782         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2783                 /*
2784                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2785                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2786                  * hardware debug registers
2787                  */
2788                 return 0;
2789         }
2790
2791         nbp = 0;
2792         dr6 = rdr6();
2793         bp = dr6 & 0xf;
2794
2795         if (bp == 0) {
2796                 /*
2797                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2798                  * trap was not caused by any of the debug registers
2799                  */
2800                 return 0;
2801         }
2802
2803         /*
2804          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2805          * which ones and if any of them are user space addresses
2806          */
2807
2808         if (bp & 0x01) {
2809                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2810         }
2811         if (bp & 0x02) {
2812                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2813         }
2814         if (bp & 0x04) {
2815                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2816         }
2817         if (bp & 0x08) {
2818                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2819         }
2820
2821         for (i=0; i<nbp; i++) {
2822                 if (addr[i] <
2823                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2824                         /*
2825                          * addr[i] is in user space
2826                          */
2827                         return nbp;
2828                 }
2829         }
2830
2831         /*
2832          * None of the breakpoints are in user space.
2833          */
2834         return 0;
2835 }
2836
2837
2838 #ifndef DDB
2839 void
2840 Debugger(const char *msg)
2841 {
2842         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2843 }
2844 #endif /* no DDB */
2845
2846 #ifdef DDB
2847
2848 /*
2849  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2850  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2851  * called inside DDB.
2852  *
2853  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2854  */
2855
2856 #undef inb
2857 #undef outb
2858
2859 /* silence compiler warnings */
2860 u_char inb(u_int);
2861 void outb(u_int, u_char);
2862
2863 u_char
2864 inb(u_int port)
2865 {
2866         u_char  data;
2867         /*
2868          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2869          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2870          * if we tell it to load (u_short) port.
2871          */
2872         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2873         return (data);
2874 }
2875
2876 void
2877 outb(u_int port, u_char data)
2878 {
2879         u_char  al;
2880         /*
2881          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2882          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2883          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2884          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2885          */
2886         al = data;
2887         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2888 }
2889
2890 #endif /* DDB */
2891
2892
2893
2894 /*
2895  * initialize all the SMP locks
2896  */
2897
2898 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2899 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2900
2901 /* lock region used by kernel profiling */
2902 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2903
2904 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2905 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2906
2907 /* lock regions around the clock hardware */
2908 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2909
2910 static void
2911 init_locks(void)
2912 {
2913         /*
2914          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2915          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2916          */
2917         cpu_get_initial_mplock();
2918         /* DEPRECATED */
2919         spin_init_deprecated(&mcount_spinlock);
2920         spin_init_deprecated(&imen_spinlock);
2921         spin_init_deprecated(&com_spinlock);
2922         spin_init_deprecated(&clock_spinlock);
2923
2924         /* our token pool needs to work early */
2925         lwkt_token_pool_init();
2926 }
2927
2928 boolean_t
2929 cpu_mwait_hint_valid(uint32_t hint)
2930 {
2931         int cx_idx, sub;
2932
2933         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2934         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2935                 return FALSE;
2936
2937         sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2938         if (sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2939                 return FALSE;
2940
2941         return TRUE;
2942 }
2943
2944 void
2945 cpu_mwait_cx_no_bmsts(void)
2946 {
2947         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS);
2948 }
2949
2950 void
2951 cpu_mwait_cx_no_bmarb(void)
2952 {
2953         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB);
2954 }
2955
2956 static int
2957 cpu_mwait_cx_hint2name(int hint, char *name, int namelen, boolean_t allow_auto)
2958 {
2959         int old_cx_idx, sub = 0;
2960
2961         if (hint >= 0) {
2962                 old_cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2963                 sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2964         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO) {
2965                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C2 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2966         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
2967                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C3 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2968         } else {
2969                 old_cx_idx = CPU_MWAIT_CX_MAX;
2970         }
2971
2972         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
2973                 strlcpy(name, "NONE", namelen);
2974         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO)
2975                 strlcpy(name, "AUTO", namelen);
2976         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP)
2977                 strlcpy(name, "AUTODEEP", namelen);
2978         else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX ||
2979             sub >= cpu_mwait_cx_info[old_cx_idx].subcnt)
2980                 strlcpy(name, "INVALID", namelen);
2981         else
2982                 ksnprintf(name, namelen, "C%d/%d", old_cx_idx, sub);
2983
2984         return old_cx_idx;
2985 }
2986
2987 static int
2988 cpu_mwait_cx_name2hint(char *name, int *hint0, boolean_t allow_auto)
2989 {
2990         int cx_idx, sub, hint;
2991         char *ptr, *start;
2992
2993         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTO") == 0) {
2994                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTO;
2995                 cx_idx = CPU_MWAIT_C2;
2996                 goto done;
2997         }
2998         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTODEEP") == 0) {
2999                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP;
3000                 cx_idx = CPU_MWAIT_C3;
3001                 goto done;
3002         }
3003
3004         if (strlen(name) < 4 || toupper(name[0]) != 'C')
3005                 return -1;
3006         start = &name[1];
3007         ptr = NULL;
3008
3009         cx_idx = strtol(start, &ptr, 10);
3010         if (ptr == start || *ptr != '/')
3011                 return -1;
3012         if (cx_idx < 0 || cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
3013                 return -1;
3014
3015         start = ptr + 1;
3016         ptr = NULL;
3017
3018         sub = strtol(start, &ptr, 10);
3019         if (*ptr != '\0')
3020                 return -1;
3021         if (sub < 0 || sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
3022                 return -1;
3023
3024         hint = MWAIT_EAX_HINT(cx_idx, sub);
3025 done:
3026         *hint0 = hint;
3027         return cx_idx;
3028 }
3029
3030 static int
3031 cpu_mwait_cx_transit(int old_cx_idx, int cx_idx)
3032 {
3033         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cpu_mwait_c3_preamble)
3034                 return EOPNOTSUPP;
3035         if (old_cx_idx < CPU_MWAIT_C3 && cx_idx >= CPU_MWAIT_C3) {
3036                 int error;
3037
3038                 error = cputimer_intr_powersave_addreq();
3039                 if (error)
3040                         return error;
3041         } else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cx_idx < CPU_MWAIT_C3) {
3042                 cputimer_intr_powersave_remreq();
3043         }
3044         return 0;
3045 }
3046
3047 static int
3048 cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS, int *hint0,
3049     boolean_t allow_auto)
3050 {
3051         int error, cx_idx, old_cx_idx, hint;
3052         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
3053
3054         hint = *hint0;
3055         old_cx_idx = cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name),
3056             allow_auto);
3057
3058         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
3059         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
3060                 return error;
3061
3062         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
3063                 return EOPNOTSUPP;
3064
3065         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, allow_auto);
3066         if (cx_idx < 0)
3067                 return EINVAL;
3068
3069         error = cpu_mwait_cx_transit(old_cx_idx, cx_idx);
3070         if (error)
3071                 return error;
3072
3073         *hint0 = hint;
3074         return 0;
3075 }
3076
3077 static int
3078 cpu_mwait_cx_setname(struct cpu_idle_stat *stat, const char *cx_name)
3079 {
3080         int error, cx_idx, old_cx_idx, hint;
3081         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
3082
3083         KASSERT(CPU_MWAIT_HAS_CX, ("cpu does not support mwait CX extension"));
3084
3085         hint = stat->hint;
3086         old_cx_idx = cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name), TRUE);
3087
3088         strlcpy(name, cx_name, sizeof(name));
3089         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, TRUE);
3090         if (cx_idx < 0)
3091                 return EINVAL;
3092
3093         error = cpu_mwait_cx_transit(old_cx_idx, cx_idx);
3094         if (error)
3095                 return error;
3096
3097         stat->hint = hint;
3098         return 0;
3099 }
3100
3101 static int
3102 cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3103 {
3104         int hint = cpu_mwait_halt_global;
3105         int error, cx_idx, cpu;
3106         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN], cx_name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
3107
3108         cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name), TRUE);
3109
3110         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
3111         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
3112                 return error;
3113
3114         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
3115                 return EOPNOTSUPP;
3116
3117         /* Save name for later per-cpu CX configuration */
3118         strlcpy(cx_name, name, sizeof(cx_name));
3119
3120         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, TRUE);
3121         if (cx_idx < 0)
3122                 return EINVAL;
3123
3124         /* Change per-cpu CX configuration */
3125         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
3126                 error = cpu_mwait_cx_setname(&cpu_idle_stats[cpu], cx_name);
3127                 if (error)
3128                         return error;
3129         }
3130
3131         cpu_mwait_halt_global = hint;
3132         return 0;
3133 }
3134
3135 static int
3136 cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3137 {
3138         struct cpu_idle_stat *stat = arg1;
3139         int error;
3140
3141         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
3142             &stat->hint, TRUE);
3143         return error;
3144 }
3145
3146 static int
3147 cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3148 {
3149         int error;
3150
3151         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
3152             &cpu_mwait_spin, FALSE);
3153         return error;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * This manual debugging code is called unconditionally from Xtimer
3158  * (the per-cpu timer interrupt) whether the current thread is in a
3159  * critical section or not) and can be useful in tracking down lockups.
3160  *
3161  * NOTE: MANUAL DEBUG CODE
3162  */
3163 #if 0
3164 static int saveticks[SMP_MAXCPU];
3165 static int savecounts[SMP_MAXCPU];
3166 #endif
3167
3168 void
3169 pcpu_timer_always(struct intrframe *frame)
3170 {
3171 #if 0
3172         globaldata_t gd = mycpu;
3173         int cpu = gd->gd_cpuid;
3174         char buf[64];
3175         short *gptr;
3176         int i;
3177
3178         if (cpu <= 20) {
3179                 gptr = (short *)0xFFFFFFFF800b8000 + 80 * cpu;
3180                 *gptr = ((*gptr + 1) & 0x00FF) | 0x0700;
3181                 ++gptr;
3182
3183                 ksnprintf(buf, sizeof(buf), " %p %16s %d %16s ",
3184                     (void *)frame->if_rip, gd->gd_curthread->td_comm, ticks,
3185                     gd->gd_infomsg);
3186                 for (i = 0; buf[i]; ++i) {
3187                         gptr[i] = 0x0700 | (unsigned char)buf[i];
3188                 }
3189         }
3190 #if 0
3191         if (saveticks[gd->gd_cpuid] != ticks) {
3192                 saveticks[gd->gd_cpuid] = ticks;
3193                 savecounts[gd->gd_cpuid] = 0;
3194         }
3195         ++savecounts[gd->gd_cpuid];
3196         if (savecounts[gd->gd_cpuid] > 2000 && panicstr == NULL) {
3197                 panic("cpud %d panicing on ticks failure",
3198                         gd->gd_cpuid);
3199         }
3200         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
3201                 int delta;
3202                 if (saveticks[i] && panicstr == NULL) {
3203                         delta = saveticks[i] - ticks;
3204                         if (delta < -10 || delta > 10) {
3205                                 panic("cpu %d panicing on cpu %d watchdog",
3206                                       gd->gd_cpuid, i);
3207                         }
3208                 }
3209         }
3210 #endif
3211 #endif
3212 }