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_compat.h"
  46 #include "opt_cpu.h"
  47 #include "opt_ddb.h"
  48 #include "opt_directio.h"
  49 #include "opt_inet.h"
  50 #include "opt_msgbuf.h"
  51 #include "opt_swap.h"
  52
  53 #include <sys/param.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <sys/sysproto.h>
  56 #include <sys/signalvar.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/linker.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/proc.h>
  61 #include <sys/priv.h>
  62 #include <sys/buf.h>
  63 #include <sys/reboot.h>
  64 #include <sys/mbuf.h>
  65 #include <sys/msgbuf.h>
  66 #include <sys/sysent.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68 #include <sys/vmmeter.h>
  69 #include <sys/bus.h>
  70 #include <sys/usched.h>
  71 #include <sys/reg.h>
  72 #include <sys/sbuf.h>
  73 #include <sys/ctype.h>
  74 #include <sys/serialize.h>
  75 #include <sys/systimer.h>
  76
  77 #include <vm/vm.h>
  78 #include <vm/vm_param.h>
  79 #include <sys/lock.h>
  80 #include <vm/vm_kern.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vm_pager.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86
  87 #include <sys/thread2.h>
  88 #include <sys/mplock2.h>
  89 #include <sys/mutex2.h>
  90
  91 #include <sys/user.h>
  92 #include <sys/exec.h>
  93 #include <sys/cons.h>
  94
  95 #include <ddb/ddb.h>
  96
  97 #include <machine/cpu.h>
  98 #include <machine/clock.h>
  99 #include <machine/specialreg.h>
 100 #if 0 /* JG */
 101 #include <machine/bootinfo.h>
 102 #endif
 103 #include <machine/md_var.h>
 104 #include <machine/metadata.h>
 105 #include <machine/pc/bios.h>
 106 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
 107 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
 108 #include <machine/smp.h>
 109 #ifdef PERFMON
 110 #include <machine/perfmon.h>
 111 #endif
 112 #include <machine/cputypes.h>
 113 #include <machine/intr_machdep.h>
 114
 115 #ifdef OLD_BUS_ARCH
 116 #include <bus/isa/isa_device.h>
 117 #endif
 118 #include <machine_base/isa/isa_intr.h>
 119 #include <bus/isa/rtc.h>
 120 #include <sys/random.h>
 121 #include <sys/ptrace.h>
 122 #include <machine/sigframe.h>
 123
 124 #include <sys/machintr.h>
 125 #include <machine_base/icu/icu_abi.h>
 126 #include <machine_base/icu/elcr_var.h>
 127 #include <machine_base/apic/lapic.h>
 128 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
 129 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
 130 #include <machine/mptable.h>
 131
 132 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
 133
 134 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
 135
 136 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
 137 extern void identify_cpu(void);
 138 #if 0 /* JG */
 139 extern void finishidentcpu(void);
 140 #endif
 141 extern void panicifcpuunsupported(void);
 142
 143 static void cpu_startup(void *);
 144 static void pic_finish(void *);
 145 static void cpu_finish(void *);
 146
 147 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
 148 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
 149 #ifdef DIRECTIO
 150 extern void ffs_rawread_setup(void);
 151 #endif /* DIRECTIO */
 152 static void init_locks(void);
 153
 154 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_START_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL);
 155 SYSINIT(pic_finish, SI_BOOT2_FINISH_PIC, SI_ORDER_FIRST, pic_finish, NULL);
 156 SYSINIT(cpu_finish, SI_BOOT2_FINISH_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_finish, NULL);
 157
 158 #ifdef DDB
 159 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 160 #endif
 161
 162 struct privatespace CPU_prvspace_bsp __aligned(4096);
 163 struct privatespace *CPU_prvspace[MAXCPU] = { &CPU_prvspace_bsp };
 164
 165 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
 166 u_long  atdevbase;
 167 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 168
 169 static int cpu_mwait_halt;      /* MWAIT hint (EAX) or CPU_MWAIT_HINT_ */
 170
 171 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 172 extern int swtch_optim_stats;
 173 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 174         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 175 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 176         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 177 #endif
 178 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_halt,
 179         CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_halt, 0, "");
 180 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_spin, CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_spin, 0,
 181     "monitor/mwait target state");
 182
 183 #define CPU_MWAIT_C1            1
 184 #define CPU_MWAIT_C2            2
 185 #define CPU_MWAIT_C3            3
 186 #define CPU_MWAIT_CX_MAX        8
 187
 188 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTO     -1      /* C1 and C2 */
 189 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP -2      /* C3+ */
 190
 191 SYSCTL_NODE(_machdep, OID_AUTO, mwait, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT features");
 192 SYSCTL_NODE(_machdep_mwait, OID_AUTO, CX, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT Cx settings");
 193
 194 struct cpu_mwait_cx {
 195         int                     subcnt;
 196         char                    name[4];
 197         struct sysctl_ctx_list  sysctl_ctx;
 198         struct sysctl_oid       *sysctl_tree;
 199 };
 200 static struct cpu_mwait_cx      cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 201 static char                     cpu_mwait_cx_supported[256];
 202
 203 static int                      cpu_mwait_c1_hints_cnt;
 204 static int                      cpu_mwait_hints_cnt;
 205 static int                      *cpu_mwait_hints;
 206
 207 static int                      cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 208 static int                      *cpu_mwait_deep_hints;
 209
 210 #define CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT 750
 211
 212 static u_int                    cpu_idle_repeat = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 213 static u_long                   cpu_idle_repeat_max = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 214 static u_int                    cpu_mwait_repeat_shift = 1;
 215
 216 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB    0x1
 217 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS    0x2
 218
 219 static int                      cpu_mwait_c3_preamble =
 220                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB |
 221                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS;
 222
 223 SYSCTL_STRING(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, supported, CTLFLAG_RD,
 224     cpu_mwait_cx_supported, 0, "MWAIT supported C states");
 225
 226 static struct lwkt_serialize cpu_mwait_cx_slize = LWKT_SERIALIZE_INITIALIZER;
 227 static int      cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS,
 228                     int *, boolean_t);
 229 static int      cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 230 static int      cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 231
 232 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 233     NULL, 0, cpu_mwait_cx_idle_sysctl, "A", "");
 234 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, spin, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 235     NULL, 0, cpu_mwait_cx_spin_sysctl, "A", "");
 236 SYSCTL_UINT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, repeat_shift, CTLFLAG_RW,
 237     &cpu_mwait_repeat_shift, 0, "");
 238
 239 long physmem = 0;
 240
 241 u_long ebda_addr = 0;
 242
 243 int imcr_present = 0;
 244
 245 int naps = 0; /* # of Applications processors */
 246
 247 u_int base_memory;
 248 struct mtx dt_lock;             /* lock for GDT and LDT */
 249
 250 static int
 251 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 252 {
 253         u_long pmem = ctob(physmem);
 254
 255         int error = sysctl_handle_long(oidp, &pmem, 0, req);
 256         return (error);
 257 }
 258
 259 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_ULONG|CTLFLAG_RD,
 260         0, 0, sysctl_hw_physmem, "LU", "Total system memory in bytes (number of pages * page size)");
 261
 262 static int
 263 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 264 {
 265         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 266                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
 267         return (error);
 268 }
 269
 270 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 271         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 272
 273 static int
 274 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 275 {
 276         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 277                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
 278         return (error);
 279 }
 280
 281 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 282         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
 283
 284 vm_paddr_t Maxmem;
 285 vm_paddr_t Realmem;
 286
 287 /*
 288  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
 289  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
 290  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
 291  * PHYSSEG entries.
 292  */
 293 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
 294
 295 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 296 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 297
 298 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
 299 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(phys_avail) - 2)
 300 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(dump_avail) - 2)
 301
 302 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
 303 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
 304 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
 305 static struct trapframe proc0_tf;
 306
 307 static void
 308 cpu_startup(void *dummy)
 309 {
 310         caddr_t v;
 311         vm_size_t size = 0;
 312         vm_offset_t firstaddr;
 313
 314         /*
 315          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 316          */
 317         kprintf("%s", version);
 318         startrtclock();
 319         printcpuinfo();
 320         panicifcpuunsupported();
 321 #ifdef PERFMON
 322         perfmon_init();
 323 #endif
 324         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
 325                 (intmax_t)Realmem,
 326                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
 327         /*
 328          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 329          */
 330         if (bootverbose) {
 331                 int indx;
 332
 333                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
 334                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 335                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 336
 337                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 338                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
 339                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 340                                 (intmax_t)size1,
 341                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
 342                 }
 343         }
 344
 345         /*
 346          * Allocate space for system data structures.
 347          * The first available kernel virtual address is in "v".
 348          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 349          * As pages of memory are allocated and cleared,
 350          * "firstaddr" is incremented.
 351          * An index into the kernel page table corresponding to the
 352          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
 353          */
 354
 355         /*
 356          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 357          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 358          * addresses to the various data structures.
 359          */
 360         firstaddr = 0;
 361 again:
 362         v = (caddr_t)firstaddr;
 363
 364 #define valloc(name, type, num) \
 365             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
 366 #define valloclim(name, type, num, lim) \
 367             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
 368
 369         /*
 370          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
 371          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 372          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 373          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 374          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 375          * maxbcache bytes.
 376          *
 377          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 378          */
 379         if (nbuf == 0) {
 380                 long factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
 381                 long kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
 382
 383                 nbuf = 50;
 384                 if (kbytes > 4096)
 385                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
 386                 if (kbytes > 65536)
 387                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
 388                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
 389                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
 394          * kernel_map.
 395          */
 396         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start +
 397                     virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2)) {
 398                 nbuf = (virtual_end - virtual_start +
 399                         virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2);
 400                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to kvm\n", nbuf);
 401         }
 402
 403         /*
 404          * Do not allow the buffer_map to use more than 50% of available
 405          * physical-equivalent memory.  Since the VM pages which back
 406          * individual buffers are typically wired, having too many bufs
 407          * can prevent the system from paging properly.
 408          */
 409         if (nbuf > physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2)) {
 410                 nbuf = physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2);
 411                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to physmem\n", nbuf);
 412         }
 413
 414         /*
 415          * Do not allow the sizeof(struct buf) * nbuf to exceed half of
 416          * the valloc space which is just the virtual_end - virtual_start
 417          * section.  We use valloc() to allocate the buf header array.
 418          */
 419         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / sizeof(struct buf) / 2) {
 420                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) /
 421                        sizeof(struct buf) / 2;
 422                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to valloc "
 423                         "considerations", nbuf);
 424         }
 425
 426         nswbuf = lmax(lmin(nbuf / 4, 256), 16);
 427 #ifdef NSWBUF_MIN
 428         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
 429                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
 430 #endif
 431 #ifdef DIRECTIO
 432         ffs_rawread_setup();
 433 #endif
 434
 435         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
 436         valloc(buf, struct buf, nbuf);
 437
 438         /*
 439          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 440          */
 441         if (firstaddr == 0) {
 442                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
 443                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
 444                 if (firstaddr == 0)
 445                         panic("startup: no room for tables");
 446                 goto again;
 447         }
 448
 449         /*
 450          * End of second pass, addresses have been assigned
 451          *
 452          * nbuf is an int, make sure we don't overflow the field.
 453          *
 454          * On 64-bit systems we always reserve maximal allocations for
 455          * buffer cache buffers and there are no fragmentation issues,
 456          * so the KVA segment does not have to be excessively oversized.
 457          */
 458         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
 459                 panic("startup: table size inconsistency");
 460
 461         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
 462                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE) +
 463                       (nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
 464         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
 465                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE));
 466         buffer_map.system_map = 1;
 467         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
 468                       ((vm_offset_t)nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
 469         pager_map.system_map = 1;
 470
 471 #if defined(USERCONFIG)
 472         userconfig();
 473         cninit();               /* the preferred console may have changed */
 474 #endif
 475
 476         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 477                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages),
 478                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages) /
 479                 1024 / 1024);
 480 }
 481
 482 struct cpu_idle_stat {
 483         u_long  halt;
 484         u_long  spin;
 485         u_long  repeat;
 486         u_long  repeat_last;
 487         u_long  repeat_delta;
 488         u_long  mwait_cx[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 489 } __cachealign;
 490
 491 #define CPU_IDLE_STAT_HALT      -1
 492 #define CPU_IDLE_STAT_SPIN      -2
 493
 494 static struct cpu_idle_stat     cpu_idle_stats[MAXCPU];
 495
 496 static int
 497 sysctl_cpu_idle_cnt(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 498 {
 499         int idx = arg2, cpu, error;
 500         u_long val = 0;
 501
 502         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 503                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 504                         val += cpu_idle_stats[cpu].halt;
 505         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 506                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 507                         val += cpu_idle_stats[cpu].spin;
 508         } else {
 509                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 510                     ("invalid index %d", idx));
 511                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 512                         val += cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx];
 513         }
 514
 515         error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req);
 516         if (error || req->newptr == NULL)
 517                 return error;
 518
 519         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 520                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 521                         cpu_idle_stats[cpu].halt = 0;
 522                 cpu_idle_stats[0].halt = val;
 523         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 524                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 525                         cpu_idle_stats[cpu].spin = 0;
 526                 cpu_idle_stats[0].spin = val;
 527         } else {
 528                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 529                     ("invalid index %d", idx));
 530                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 531                         cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx] = 0;
 532                 cpu_idle_stats[0].mwait_cx[idx] = val;
 533         }
 534         return 0;
 535 }
 536
 537 static void
 538 cpu_mwait_attach(void)
 539 {
 540         struct sbuf sb;
 541         int hint_idx, i;
 542
 543         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
 544             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
 545                 return;
 546
 547         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
 548             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) > 0xf ||
 549              (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
 550               CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xf))) {
 551                 int bm_sts = 1;
 552
 553                 /*
 554                  * Pentium dual-core, Core 2 and beyond do not need any
 555                  * additional activities to enter deep C-state, i.e. C3(+).
 556                  */
 557                 cpu_mwait_cx_no_bmarb();
 558
 559                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu.mwait.bm_sts", &bm_sts);
 560                 if (!bm_sts)
 561                         cpu_mwait_cx_no_bmsts();
 562         }
 563
 564         sbuf_new(&sb, cpu_mwait_cx_supported,
 565             sizeof(cpu_mwait_cx_supported), SBUF_FIXEDLEN);
 566
 567         for (i = 0; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 568                 struct cpu_mwait_cx *cx = &cpu_mwait_cx_info[i];
 569                 int sub;
 570
 571                 ksnprintf(cx->name, sizeof(cx->name), "C%d", i);
 572
 573                 sysctl_ctx_init(&cx->sysctl_ctx);
 574                 cx->sysctl_tree = SYSCTL_ADD_NODE(&cx->sysctl_ctx,
 575                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait), OID_AUTO,
 576                     cx->name, CTLFLAG_RW, NULL, "Cx control/info");
 577                 if (cx->sysctl_tree == NULL)
 578                         continue;
 579
 580                 cx->subcnt = CPUID_MWAIT_CX_SUBCNT(cpu_mwait_extemu, i);
 581                 SYSCTL_ADD_INT(&cx->sysctl_ctx,
 582                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 583                     "subcnt", CTLFLAG_RD, &cx->subcnt, 0,
 584                     "sub-state count");
 585                 SYSCTL_ADD_PROC(&cx->sysctl_ctx,
 586                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 587                     "entered", (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW), 0,
 588                     i, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "# of times entered");
 589
 590                 for (sub = 0; sub < cx->subcnt; ++sub)
 591                         sbuf_printf(&sb, "C%d/%d ", i, sub);
 592         }
 593         sbuf_trim(&sb);
 594         sbuf_finish(&sb);
 595
 596         /*
 597          * Non-deep C-states
 598          */
 599         cpu_mwait_c1_hints_cnt = cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_C1].subcnt;
 600         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i)
 601                 cpu_mwait_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 602         cpu_mwait_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_hints_cnt,
 603             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 604
 605         hint_idx = 0;
 606         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i) {
 607                 int j, subcnt;
 608
 609                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 610                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 611                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_hints_cnt,
 612                             ("invalid mwait hint index %d", hint_idx));
 613                         cpu_mwait_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 614                         ++hint_idx;
 615                 }
 616         }
 617         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_hints_cnt,
 618             ("mwait hint count %d != index %d",
 619              cpu_mwait_hints_cnt, hint_idx));
 620
 621         if (bootverbose) {
 622                 kprintf("MWAIT hints (%d C1 hints):\n", cpu_mwait_c1_hints_cnt);
 623                 for (i = 0; i < cpu_mwait_hints_cnt; ++i) {
 624                         int hint = cpu_mwait_hints[i];
 625
 626                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 627                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 628                             hint);
 629                 }
 630         }
 631
 632         /*
 633          * Deep C-states
 634          */
 635         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i)
 636                 cpu_mwait_deep_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 637         cpu_mwait_deep_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 638             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 639
 640         hint_idx = 0;
 641         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 642                 int j, subcnt;
 643
 644                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 645                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 646                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 647                             ("invalid mwait deep hint index %d", hint_idx));
 648                         cpu_mwait_deep_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 649                         ++hint_idx;
 650                 }
 651         }
 652         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 653             ("mwait deep hint count %d != index %d",
 654              cpu_mwait_deep_hints_cnt, hint_idx));
 655
 656         if (bootverbose) {
 657                 kprintf("MWAIT deep hints:\n");
 658                 for (i = 0; i < cpu_mwait_deep_hints_cnt; ++i) {
 659                         int hint = cpu_mwait_deep_hints[i];
 660
 661                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 662                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 663                             hint);
 664                 }
 665         }
 666         cpu_idle_repeat_max = 256 * cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 667 }
 668
 669 static void
 670 cpu_finish(void *dummy __unused)
 671 {
 672         cpu_setregs();
 673         cpu_mwait_attach();
 674 }
 675
 676 static void
 677 pic_finish(void *dummy __unused)
 678 {
 679         /* Log ELCR information */
 680         elcr_dump();
 681
 682         /* Log MPTABLE information */
 683         mptable_pci_int_dump();
 684
 685         /* Finalize PCI */
 686         MachIntrABI.finalize();
 687 }
 688
 689 /*
 690  * Send an interrupt to process.
 691  *
 692  * Stack is set up to allow sigcode stored
 693  * at top to call routine, followed by kcall
 694  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 695  * resets the signal mask, the stack, and the
 696  * frame pointer, it returns to the user
 697  * specified pc, psl.
 698  */
 699 void
 700 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 701 {
 702         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 703         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 704         struct trapframe *regs;
 705         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 706         struct sigframe sf, *sfp;
 707         int oonstack;
 708         char *sp;
 709
 710         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 711         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 712
 713         /* Save user context */
 714         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 715         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 716         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 717         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 718         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
 719         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
 720
 721         /* Make the size of the saved context visible to userland */
 722         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 723
 724         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 725         if ((lp->lwp_flags & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 726             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 727                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
 728                               sizeof(struct sigframe));
 729                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 730         } else {
 731                 /* We take red zone into account */
 732                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 733         }
 734
 735         /*
 736          * XXX AVX needs 64-byte alignment but sigframe has other fields and
 737          * the embedded ucontext is not at the front, so aligning this won't
 738          * help us.  Fortunately we bcopy in/out of the sigframe, so the
 739          * kernel is ok.
 740          *
 741          * The problem though is if userland winds up trying to use the
 742          * context directly.
 743          */
 744         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
 745
 746         /* Translate the signal is appropriate */
 747         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 748                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 749                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 750         }
 751
 752         /*
 753          * Build the argument list for the signal handler.
 754          *
 755          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
 756          */
 757         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
 758         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
 759
 760         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 761                 /*
 762                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
 763                  *
 764                  * action(signo, siginfo, ucontext)
 765                  */
 766                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
 767                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 768                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 769
 770                 /* fill siginfo structure */
 771                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 772                 sf.sf_si.si_code = code;
 773                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
 774         } else {
 775                 /*
 776                  * Old FreeBSD-style arguments.
 777                  *
 778                  * handler (signo, code, [uc], addr)
 779                  */
 780                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
 781                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 782                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 783         }
 784
 785         /*
 786          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 787          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 788          * eflags.
 789          */
 790 #if 0 /* JG */
 791         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 792                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 793                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 794
 795                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 796                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 797                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 798                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 799
 800                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 801                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 802                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 803                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 804
 805                 /*
 806                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 807                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 808                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 809                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 810                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 811                  */
 812                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 813         }
 814 #endif
 815
 816         /*
 817          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 818          */
 819         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 820
 821         /*
 822          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 823          */
 824         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 825                 /*
 826                  * Something is wrong with the stack pointer.
 827                  * ...Kill the process.
 828                  */
 829                 sigexit(lp, SIGILL);
 830         }
 831
 832         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
 833         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 834
 835         /*
 836          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 837          * on function entry
 838          */
 839         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 840
 841         /*
 842          * 64 bit mode has a code and stack selector but
 843          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
 844          * stored in-context.
 845          */
 846         regs->tf_cs = _ucodesel;
 847         regs->tf_ss = _udatasel;
 848         clear_quickret();
 849 }
 850
 851 /*
 852  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 853  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
 854  * issue.
 855  *
 856  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
 857  * bad idea?
 858  */
 859 int
 860 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 861 {
 862         frame->tf_cs = _ucodesel;
 863         frame->tf_ss = _udatasel;
 864         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
 865         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
 866         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 867
 868         return(0);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
 873  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
 874  */
 875 int
 876 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 877 {
 878         return(0);
 879 }
 880
 881 /*
 882  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 883  *
 884  * System call to cleanup state after a signal
 885  * has been taken.  Reset signal mask and
 886  * stack state from context left by sendsig (above).
 887  * Return to previous pc and psl as specified by
 888  * context left by sendsig. Check carefully to
 889  * make sure that the user has not modified the
 890  * state to gain improper privileges.
 891  *
 892  * MPSAFE
 893  */
 894 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 895 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 896
 897 int
 898 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 899 {
 900         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 901         struct trapframe *regs;
 902         ucontext_t uc;
 903         ucontext_t *ucp;
 904         register_t rflags;
 905         int cs;
 906         int error;
 907
 908         /*
 909          * We have to copy the information into kernel space so userland
 910          * can't modify it while we are sniffing it.
 911          */
 912         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 913         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 914         if (error)
 915                 return (error);
 916         ucp = &uc;
 917         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 918
 919         /* VM (8086) mode not supported */
 920         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
 921
 922 #if 0 /* JG */
 923         if (eflags & PSL_VM) {
 924                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 925                 struct vm86_kernel *vm86;
 926
 927                 /*
 928                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 929                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 930                  */
 931                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 932                         return (EINVAL);
 933                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 934                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 935                         return (EINVAL);
 936
 937                 /* go back to user mode if both flags are set */
 938                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 939                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
 940
 941                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 942                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 943                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 944                 } else {
 945                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 946                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
 947                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 948                 }
 949                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 950                 tf->tf_eflags = eflags;
 951                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 952                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 953                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 954                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 955                 tf->tf_ds = _udatasel;
 956                 tf->tf_es = _udatasel;
 957                 tf->tf_fs = _udatasel;
 958                 tf->tf_gs = _udatasel;
 959         } else
 960 #endif
 961         {
 962                 /*
 963                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 964                  */
 965                 /*
 966                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 967                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 968                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 969                  * the signal context during signal handling and there is no
 970                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 971                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 972                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 973                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 974                  */
 975                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 976                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
 977                         return(EINVAL);
 978                 }
 979
 980                 /*
 981                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 982                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 983                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 984                  */
 985                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
 986                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 987                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 988                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 989                         return(EINVAL);
 990                 }
 991                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
 992         }
 993
 994         /*
 995          * Restore the FPU state from the frame
 996          */
 997         crit_enter();
 998         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
 999
1000         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
1001                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
1002         else
1003                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
1004
1005         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
1006         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
1007         clear_quickret();
1008         crit_exit();
1009         return(EJUSTRETURN);
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Machine dependent boot() routine
1014  *
1015  * I haven't seen anything to put here yet
1016  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
1017  */
1018 void
1019 cpu_boot(int howto)
1020 {
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Shutdown the CPU as much as possible
1025  */
1026 void
1027 cpu_halt(void)
1028 {
1029         for (;;)
1030                 __asm__ __volatile("hlt");
1031 }
1032
1033 /*
1034  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
1035  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
1036  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
1037  *
1038  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
1039  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
1040  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
1041  * critical section.
1042  *
1043  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
1044  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
1045  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
1046  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
1047  *
1048  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
1049  *       must occur before it starts using ACPI halt.
1050  */
1051 static int      cpu_idle_hlt = 2;
1052 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
1053     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
1054 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
1055     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
1056
1057 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1058     0, CPU_IDLE_STAT_HALT, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry halts");
1059 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1060     0, CPU_IDLE_STAT_SPIN, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry spins");
1061
1062 static void
1063 cpu_idle_default_hook(void)
1064 {
1065         /*
1066          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
1067          * following the sti.
1068          */
1069         __asm __volatile("sti; hlt");
1070 }
1071
1072 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
1073 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
1074
1075 static __inline int
1076 cpu_mwait_cx_hint(struct cpu_idle_stat *stat)
1077 {
1078         int hint, cx_idx;
1079         u_int idx;
1080
1081         if (cpu_mwait_halt >= 0) {
1082                 hint = cpu_mwait_halt;
1083                 goto done;
1084         }
1085
1086         idx = (stat->repeat + stat->repeat_last + stat->repeat_delta) >>
1087             cpu_mwait_repeat_shift;
1088         if (idx >= cpu_mwait_c1_hints_cnt) {
1089                 /* Step up faster, once we walked through all C1 states */
1090                 stat->repeat_delta += 1 << (cpu_mwait_repeat_shift + 1);
1091         }
1092         if (cpu_mwait_halt == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
1093                 if (idx >= cpu_mwait_deep_hints_cnt)
1094                         idx = cpu_mwait_deep_hints_cnt - 1;
1095                 hint = cpu_mwait_deep_hints[idx];
1096         } else {
1097                 if (idx >= cpu_mwait_hints_cnt)
1098                         idx = cpu_mwait_hints_cnt - 1;
1099                 hint = cpu_mwait_hints[idx];
1100         }
1101 done:
1102         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
1103         if (cx_idx >= 0 && cx_idx < CPU_MWAIT_CX_MAX)
1104                 stat->mwait_cx[cx_idx]++;
1105         return hint;
1106 }
1107
1108 void
1109 cpu_idle(void)
1110 {
1111         globaldata_t gd = mycpu;
1112         struct cpu_idle_stat *stat = &cpu_idle_stats[gd->gd_cpuid];
1113         struct thread *td __debugvar = gd->gd_curthread;
1114         int reqflags;
1115         int quick;
1116
1117         stat->repeat = stat->repeat_last = cpu_idle_repeat_max;
1118
1119         crit_exit();
1120         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
1121
1122         for (;;) {
1123                 /*
1124                  * See if there are any LWKTs ready to go.
1125                  */
1126                 lwkt_switch();
1127
1128                 /*
1129                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
1130                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
1131                  * splz() does the job.
1132                  *
1133                  * cpu_idle_hlt:
1134                  *      0       Never halt, just spin
1135                  *
1136                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
1137                  *              This typically eats more power than the
1138                  *              ACPI halt.
1139                  *
1140                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
1141                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
1142                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
1143                  *
1144                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
1145                  *              eats the least amount of power but the cpu
1146                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
1147                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
1148                  *
1149                  *      4       Always use HLT.
1150                  *
1151                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
1152                  *       section.
1153                  *
1154                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
1155                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
1156                  *       it overflows.
1157                  */
1158                 if (gd->gd_idle_repeat == 0) {
1159                         stat->repeat = (stat->repeat + stat->repeat_last) >> 1;
1160                         if (stat->repeat > cpu_idle_repeat_max)
1161                                 stat->repeat = cpu_idle_repeat_max;
1162                         stat->repeat_last = 0;
1163                         stat->repeat_delta = 0;
1164                 }
1165                 ++stat->repeat_last;
1166
1167                 ++gd->gd_idle_repeat;
1168                 reqflags = gd->gd_reqflags;
1169                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
1170                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
1171                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
1172
1173                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
1174                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1175                         splz(); /* XXX */
1176                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags,
1177                             cpu_mwait_cx_hint(stat), 0);
1178                         stat->halt++;
1179                 } else if (cpu_idle_hlt) {
1180                         __asm __volatile("cli");
1181                         splz();
1182                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1183                                 if (quick)
1184                                         cpu_idle_default_hook();
1185                                 else
1186                                         cpu_idle_hook();
1187                         }
1188                         __asm __volatile("sti");
1189                         stat->halt++;
1190                 } else {
1191                         splz();
1192                         __asm __volatile("sti");
1193                         stat->spin++;
1194                 }
1195         }
1196 }
1197
1198 /*
1199  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1200  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1201  * we let it spin.
1202  */
1203 void
1204 cpu_spinlock_contested(void)
1205 {
1206         cpu_pause();
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Clear registers on exec
1211  */
1212 void
1213 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1214 {
1215         struct thread *td = curthread;
1216         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1217         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1218         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1219
1220         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1221         user_ldt_free(pcb);
1222
1223         clear_quickret();
1224         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1225         regs->tf_rip = entry;
1226         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1227         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1228         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1229         regs->tf_ss = _udatasel;
1230         regs->tf_cs = _ucodesel;
1231         regs->tf_rbx = ps_strings;
1232
1233         /*
1234          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1235          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1236          */
1237         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1238                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1239                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1240                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1241                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1242                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1243                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1244                 if (pcb == td->td_pcb) {
1245                         /*
1246                          * Clear the debug registers on the running
1247                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1248                          * the next process we switch to.
1249                          */
1250                         reset_dbregs();
1251                 }
1252                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1253         }
1254
1255         /*
1256          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1257          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1258          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1259          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1260          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1261          */
1262         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1263
1264         /*
1265          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1266          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1267          *       may panic in npxdna().
1268          */
1269         crit_enter();
1270         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1271
1272         /*
1273          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1274          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1275          *       code knows what the current MSR values are.
1276          */
1277         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1278         pcb->pcb_gsbase = 0;
1279         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1280         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1281         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1282         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1283
1284         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1285         npxinit();
1286         crit_exit();
1287
1288         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1289         pcb->pcb_es = _udatasel;
1290         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1291         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1292 }
1293
1294 void
1295 cpu_setregs(void)
1296 {
1297         register_t cr0;
1298
1299         cr0 = rcr0();
1300         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1301         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1302         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1303         load_cr0(cr0);
1304         load_gs(_udatasel);
1305 }
1306
1307 static int
1308 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1309 {
1310         int error;
1311         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1312                 req);
1313         if (!error && req->newptr)
1314                 resettodr();
1315         return (error);
1316 }
1317
1318 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1319         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1320
1321 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1322         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1323
1324 #if 0 /* JG */
1325 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo,
1326         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1327 #endif
1328
1329 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1330         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1331
1332 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1333 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1334         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1335
1336 /*
1337  * Initialize 386 and configure to run kernel
1338  */
1339
1340 /*
1341  * Initialize segments & interrupt table
1342  */
1343
1344 int _default_ldt;
1345 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1346 struct gate_descriptor idt_arr[MAXCPU][NIDT];
1347 #if 0 /* JG */
1348 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1349 #endif
1350
1351 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1352 struct region_descriptor r_gdt;
1353 struct region_descriptor r_idt_arr[MAXCPU];
1354
1355 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1356 void *proc0paddr;
1357 /* JG alignment? */
1358 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1359
1360
1361 /* software prototypes -- in more palatable form */
1362 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1363 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1364 {       0x0,                    /* segment base address  */
1365         0x0,                    /* length */
1366         0,                      /* segment type */
1367         0,                      /* segment descriptor priority level */
1368         0,                      /* segment descriptor present */
1369         0,                      /* long */
1370         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1371         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1372 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1373 {       0x0,                    /* segment base address  */
1374         0xfffff,                /* length - all address space */
1375         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1376         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1377         1,                      /* segment descriptor present */
1378         1,                      /* long */
1379         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1380         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1381 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1382 {       0x0,                    /* segment base address  */
1383         0xfffff,                /* length - all address space */
1384         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1385         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1386         1,                      /* segment descriptor present */
1387         1,                      /* long */
1388         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1389         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1390 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1391 {       0x0,                    /* segment base address  */
1392         0xfffff,                /* length - all address space */
1393         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1394         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1395         1,                      /* segment descriptor present */
1396         0,                      /* long */
1397         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1398         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1399 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1400 {       0x0,                    /* segment base address  */
1401         0xfffff,                /* length - all address space */
1402         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1403         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1404         1,                      /* segment descriptor present */
1405         0,                      /* long */
1406         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1407         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1408 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1409 {       0x0,                    /* segment base address  */
1410         0xfffff,                /* length - all address space */
1411         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1412         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1413         1,                      /* segment descriptor present */
1414         1,                      /* long */
1415         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1416         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1417 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1418 {
1419         0x0,                    /* segment base address */
1420         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1421         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1422         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1423         1,                      /* segment descriptor present */
1424         0,                      /* long */
1425         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1426         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1427 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1428 {       0x0,                    /* segment base address  */
1429         0x0,                    /* length */
1430         0,                      /* segment type */
1431         0,                      /* segment descriptor priority level */
1432         0,                      /* segment descriptor present */
1433         0,                      /* long */
1434         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1435         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1436 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1437 {       0x0,                    /* segment base address  */
1438         0xfffff,                /* length - all address space */
1439         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1440         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1441         1,                      /* segment descriptor present */
1442         0,                      /* long */
1443         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1444         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1445 };
1446
1447 void
1448 setidt_global(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1449 {
1450         int cpu;
1451
1452         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
1453                 struct gate_descriptor *ip = &idt_arr[cpu][idx];
1454
1455                 ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1456                 ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1457                 ip->gd_ist = ist;
1458                 ip->gd_xx = 0;
1459                 ip->gd_type = typ;
1460                 ip->gd_dpl = dpl;
1461                 ip->gd_p = 1;
1462                 ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1463         }
1464 }
1465
1466 void
1467 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist, int cpu)
1468 {
1469         struct gate_descriptor *ip;
1470
1471         KASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus, ("invalid cpu %d", cpu));
1472
1473         ip = &idt_arr[cpu][idx];
1474         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1475         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1476         ip->gd_ist = ist;
1477         ip->gd_xx = 0;
1478         ip->gd_type = typ;
1479         ip->gd_dpl = dpl;
1480         ip->gd_p = 1;
1481         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1482 }
1483
1484 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1485
1486 extern inthand_t
1487         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1488         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1489         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1490         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1491         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1492         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1493
1494 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1495 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1496 #endif
1497
1498 void
1499 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1500 {
1501         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1502         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1503         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1504         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1505         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1506         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1507         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1508 }
1509
1510 void
1511 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1512 {
1513
1514         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1515         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1516         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1517         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1518         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1519         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1520         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1521         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1522         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1523         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1524 }
1525
1526 void
1527 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1528     struct system_segment_descriptor *sd)
1529 {
1530
1531         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1532         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1533         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1534         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1535         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1536         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1537         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1538         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1539 }
1540
1541 /*
1542  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1543  * available physical memory in the system, then test this memory and
1544  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1545  *
1546  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1547  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1548  *
1549  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1550  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1551  *
1552  * Memory is aligned to PHYSMAP_ALIGN which must be a multiple
1553  * of PAGE_SIZE.  This also greatly reduces the memory test time
1554  * which would otherwise be excessive on machines with > 8G of ram.
1555  *
1556  * XXX first should be vm_paddr_t.
1557  */
1558
1559 #define PHYSMAP_ALIGN           (vm_paddr_t)(128 * 1024)
1560 #define PHYSMAP_ALIGN_MASK      (vm_paddr_t)(PHYSMAP_ALIGN - 1)
1561         vm_paddr_t physmap[PHYSMAP_SIZE];
1562         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1563         u_int32_t smapsize;
1564
1565 static void
1566 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1567 {
1568         int off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1569         int i, j;
1570         vm_paddr_t pa;
1571         vm_paddr_t msgbuf_size;
1572         u_long physmem_tunable;
1573         pt_entry_t *pte;
1574         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1575
1576         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1577         physmap_idx = 0;
1578
1579         /*
1580          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1581          *
1582          * subr_module.c says:
1583          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1584          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1585          */
1586         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1587             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1588         if (smapbase == NULL)
1589                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1590
1591         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1592         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1593
1594         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1595                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1596                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1597                             smap->type, smap->base, smap->length);
1598
1599                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1600                         continue;
1601
1602                 if (smap->length == 0)
1603                         continue;
1604
1605                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1606                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1607                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1608                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1609                                                 "memory region, ignoring "
1610                                                 "second region\n");
1611                                 }
1612                                 break;
1613                         }
1614                 }
1615                 if (i <= physmap_idx)
1616                         continue;
1617
1618                 Realmem += smap->length;
1619
1620                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1621                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1622                         continue;
1623                 }
1624
1625                 physmap_idx += 2;
1626                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1627                         kprintf("Too many segments in the physical "
1628                                 "address map, giving up\n");
1629                         break;
1630                 }
1631                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1632                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1633         }
1634
1635         base_memory = physmap[1] / 1024;
1636         /* make hole for AP bootstrap code */
1637         physmap[1] = mp_bootaddress(base_memory);
1638
1639         /* Save EBDA address, if any */
1640         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1641         ebda_addr <<= 4;
1642
1643         /*
1644          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1645          * highest page of the physical address space.  It should be
1646          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1647          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1648          */
1649         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1650
1651 #ifdef MAXMEM
1652         Maxmem = MAXMEM / 4;
1653 #endif
1654
1655         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1656                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1657
1658         /*
1659          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1660          * in the system.
1661          */
1662         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1663                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1664
1665         /*
1666          * Blowing out the DMAP will blow up the system.
1667          */
1668         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1669                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1670                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1671         }
1672
1673         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1674             (boothowto & RB_VERBOSE)) {
1675                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1676         }
1677
1678         /*
1679          * Call pmap initialization to make new kernel address space
1680          *
1681          * Mask off page 0.
1682          */
1683         pmap_bootstrap(&first);
1684         physmap[0] = PAGE_SIZE;
1685
1686         /*
1687          * Align the physmap to PHYSMAP_ALIGN and cut out anything
1688          * exceeding Maxmem.
1689          */
1690         for (i = j = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1691                 if (physmap[i+1] > ptoa(Maxmem))
1692                         physmap[i+1] = ptoa(Maxmem);
1693                 physmap[i] = (physmap[i] + PHYSMAP_ALIGN_MASK) &
1694                              ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1695                 physmap[i+1] = physmap[i+1] & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1696
1697                 physmap[j] = physmap[i];
1698                 physmap[j+1] = physmap[i+1];
1699
1700                 if (physmap[i] < physmap[i+1])
1701                         j += 2;
1702         }
1703         physmap_idx = j - 2;
1704
1705         /*
1706          * Align anything else used in the validation loop.
1707          */
1708         first = (first + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1709
1710         /*
1711          * Size up each available chunk of physical memory.
1712          */
1713         pa_indx = 0;
1714         da_indx = 1;
1715         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1716         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1717         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1718         pte = CMAP1;
1719
1720         /*
1721          * Get dcons buffer address
1722          */
1723         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1724             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1725                 dcons_addr = 0;
1726
1727         /*
1728          * Validate the physical memory.  The physical memory segments
1729          * have already been aligned to PHYSMAP_ALIGN which is a multiple
1730          * of PAGE_SIZE.
1731          */
1732         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1733                 vm_paddr_t end;
1734
1735                 end = physmap[i + 1];
1736
1737                 for (pa = physmap[i]; pa < end; pa += PHYSMAP_ALIGN) {
1738                         int tmp, page_bad, full;
1739                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1740
1741                         full = FALSE;
1742                         /*
1743                          * block out kernel memory as not available.
1744                          */
1745                         if (pa >= 0x200000 && pa < first)
1746                                 goto do_dump_avail;
1747
1748                         /*
1749                          * block out dcons buffer
1750                          */
1751                         if (dcons_addr > 0
1752                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1753                             && pa < dcons_addr + dcons_size) {
1754                                 goto do_dump_avail;
1755                         }
1756
1757                         page_bad = FALSE;
1758
1759                         /*
1760                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1761                          */
1762                         *pte = pa |
1763                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
1764                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1765                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_N_IDX];
1766                         cpu_invltlb();
1767
1768                         tmp = *ptr;
1769                         /*
1770                          * Test for alternating 1's and 0's
1771                          */
1772                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1773                         cpu_mfence();
1774                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1775                                 page_bad = TRUE;
1776                         /*
1777                          * Test for alternating 0's and 1's
1778                          */
1779                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1780                         cpu_mfence();
1781                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1782                                 page_bad = TRUE;
1783                         /*
1784                          * Test for all 1's
1785                          */
1786                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1787                         cpu_mfence();
1788                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1789                                 page_bad = TRUE;
1790                         /*
1791                          * Test for all 0's
1792                          */
1793                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1794                         cpu_mfence();
1795                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1796                                 page_bad = TRUE;
1797                         /*
1798                          * Restore original value.
1799                          */
1800                         *ptr = tmp;
1801
1802                         /*
1803                          * Adjust array of valid/good pages.
1804                          */
1805                         if (page_bad == TRUE)
1806                                 continue;
1807                         /*
1808                          * If this good page is a continuation of the
1809                          * previous set of good pages, then just increase
1810                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1811                          * Note that "end" points one higher than end,
1812                          * making the range >= start and < end.
1813                          * If we're also doing a speculative memory
1814                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1815                          * so that we keep going. The first bad page
1816                          * will terminate the loop.
1817                          */
1818                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1819                                 phys_avail[pa_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1820                         } else {
1821                                 pa_indx++;
1822                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1823                                         kprintf(
1824                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1825                                         pa_indx--;
1826                                         full = TRUE;
1827                                         goto do_dump_avail;
1828                                 }
1829                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;
1830                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1831                         }
1832                         physmem += PHYSMAP_ALIGN / PAGE_SIZE;
1833 do_dump_avail:
1834                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1835                                 dump_avail[da_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1836                         } else {
1837                                 da_indx++;
1838                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1839                                         da_indx--;
1840                                         goto do_next;
1841                                 }
1842                                 dump_avail[da_indx++] = pa;
1843                                 dump_avail[da_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1844                         }
1845 do_next:
1846                         if (full)
1847                                 break;
1848                 }
1849         }
1850         *pte = 0;
1851         cpu_invltlb();
1852
1853         /*
1854          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1855          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1856          * calculation, etc.).
1857          */
1858         msgbuf_size = (MSGBUF_SIZE + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1859
1860         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PHYSMAP_ALIGN +
1861                msgbuf_size >= phys_avail[pa_indx]) {
1862                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1863                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1864                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1865         }
1866
1867         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1868
1869         /* Trim off space for the message buffer. */
1870         phys_avail[pa_indx] -= msgbuf_size;
1871
1872         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1873
1874         /* Map the message buffer. */
1875         for (off = 0; off < msgbuf_size; off += PAGE_SIZE) {
1876                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off,
1877                             phys_avail[pa_indx] + off);
1878         }
1879 }
1880
1881 struct machintr_abi MachIntrABI;
1882
1883 /*
1884  * IDT VECTORS:
1885  *      0       Divide by zero
1886  *      1       Debug
1887  *      2       NMI
1888  *      3       BreakPoint
1889  *      4       OverFlow
1890  *      5       Bound-Range
1891  *      6       Invalid OpCode
1892  *      7       Device Not Available (x87)
1893  *      8       Double-Fault
1894  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1895  *      10      Invalid-TSS
1896  *      11      Segment not present
1897  *      12      Stack
1898  *      13      General Protection
1899  *      14      Page Fault
1900  *      15      Reserved
1901  *      16      x87 FP Exception pending
1902  *      17      Alignment Check
1903  *      18      Machine Check
1904  *      19      SIMD floating point
1905  *      20-31   reserved
1906  *      32-255  INTn/external sources
1907  */
1908 u_int64_t
1909 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1910 {
1911         caddr_t kmdp;
1912         int gsel_tss, x, cpu;
1913 #if 0 /* JG */
1914         int metadata_missing, off;
1915 #endif
1916         struct mdglobaldata *gd;
1917         u_int64_t msr;
1918
1919         /*
1920          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1921          */
1922         gd = &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata;
1923         bzero(gd, sizeof(*gd));
1924
1925         /*
1926          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1927          * early in the boot sequence because the system assumes
1928          * that 'curthread' is never NULL.
1929          */
1930
1931         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1932         thread0.td_gd = &gd->mi;
1933
1934         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1935
1936 #if 0 /* JG */
1937         metadata_missing = 0;
1938         if (bootinfo.bi_modulep) {
1939                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1940                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1941         } else {
1942                 metadata_missing = 1;
1943         }
1944         if (bootinfo.bi_envp)
1945                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1946 #endif
1947
1948         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1949         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1950         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1951         if (kmdp == NULL)
1952                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1953         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1954         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1955 #ifdef DDB
1956         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1957         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1958 #endif
1959
1960         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1961                 bootverbose++;
1962
1963         /*
1964          * Default MachIntrABI to ICU
1965          */
1966         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1967
1968         /*
1969          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1970          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1971          */
1972         ncpus = 1;
1973         ncpus2 = 1;
1974         ncpus_fit = 1;
1975         /* Init basic tunables, hz etc */
1976         init_param1();
1977
1978         /*
1979          * make gdt memory segments
1980          */
1981         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1982                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata.gd_common_tss;
1983
1984         gd->mi.gd_prvspace = CPU_prvspace[0];
1985
1986         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1987                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1988                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1989         }
1990         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1991             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1992
1993         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1994         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1995         lgdt(&r_gdt);
1996
1997         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1998         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1999         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
2000
2001         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
2002         cpu_gdinit(gd, 0);
2003         proc0paddr = proc0paddr_buff;
2004         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
2005         safepri = TDPRI_MAX;
2006
2007         /* spinlocks and the BGL */
2008         init_locks();
2009
2010         /* exceptions */
2011         for (x = 0; x < NIDT; x++)
2012                 setidt_global(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2013         setidt_global(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2014         setidt_global(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2015         setidt_global(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2016         setidt_global(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
2017         setidt_global(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2018         setidt_global(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2019         setidt_global(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2020         setidt_global(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2021         setidt_global(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2022         setidt_global(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2023         setidt_global(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2024         setidt_global(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2025         setidt_global(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2026         setidt_global(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2027         setidt_global(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2028         setidt_global(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2029         setidt_global(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2030         setidt_global(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2031         setidt_global(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2032
2033         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
2034                 r_idt_arr[cpu].rd_limit = sizeof(idt_arr[cpu]) - 1;
2035                 r_idt_arr[cpu].rd_base = (long) &idt_arr[cpu][0];
2036         }
2037
2038         lidt(&r_idt_arr[0]);
2039
2040         /*
2041          * Initialize the console before we print anything out.
2042          */
2043         cninit();
2044
2045 #if 0 /* JG */
2046         if (metadata_missing)
2047                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
2048 #endif
2049
2050 #if     NISA >0
2051         elcr_probe();
2052         isa_defaultirq();
2053 #endif
2054         rand_initialize();
2055
2056         /*
2057          * Initialize IRQ mapping
2058          *
2059          * NOTE:
2060          * SHOULD be after elcr_probe()
2061          */
2062         MachIntrABI_ICU.initmap();
2063         MachIntrABI_IOAPIC.initmap();
2064
2065 #ifdef DDB
2066         kdb_init();
2067         if (boothowto & RB_KDB)
2068                 Debugger("Boot flags requested debugger");
2069 #endif
2070
2071 #if 0 /* JG */
2072         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
2073         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2074         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2075 #endif
2076         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
2077         initializecpu(0);       /* Initialize CPU registers */
2078
2079         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &ioapic_enable); /* for compat */
2080         TUNABLE_INT_FETCH("hw.ioapic_enable", &ioapic_enable);
2081         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lapic_enable", &lapic_enable);
2082         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu_idle_hlt", &cpu_idle_hlt);
2083
2084         /*
2085          * Some of the virtual machines do not work w/ I/O APIC
2086          * enabled.  If the user does not explicitly enable or
2087          * disable the I/O APIC (ioapic_enable < 0), then we
2088          * disable I/O APIC on all virtual machines.
2089          *
2090          * NOTE:
2091          * This must be done after identify_cpu(), which sets
2092          * 'cpu_feature2'
2093          */
2094         if (ioapic_enable < 0) {
2095                 if (cpu_feature2 & CPUID2_VMM)
2096                         ioapic_enable = 0;
2097                 else
2098                         ioapic_enable = 1;
2099         }
2100
2101         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
2102         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
2103                 (register_t)(thread0.td_kstack +
2104                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
2105         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
2106         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
2107
2108         /* double fault stack */
2109         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
2110                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
2111                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
2112
2113         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
2114         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
2115
2116         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
2117         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
2118         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
2119         ltr(gsel_tss);
2120
2121         /* Set up the fast syscall stuff */
2122         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
2123         wrmsr(MSR_EFER, msr);
2124         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
2125         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
2126         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
2127               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
2128         wrmsr(MSR_STAR, msr);
2129         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D|PSL_IOPL);
2130
2131         getmemsize(kmdp, physfree);
2132         init_param2(physmem);
2133
2134         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
2135
2136         /* Map the message buffer. */
2137 #if 0 /* JG */
2138         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
2139                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
2140 #endif
2141
2142         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
2143
2144
2145         /* transfer to user mode */
2146
2147         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
2148         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
2149         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
2150
2151         load_ds(_udatasel);
2152         load_es(_udatasel);
2153         load_fs(_udatasel);
2154
2155         /* setup proc 0's pcb */
2156         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
2157         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
2158         thread0.td_pcb->pcb_ext = NULL;
2159         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
2160
2161         /* Location of kernel stack for locore */
2162         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
2163 }
2164
2165 /*
2166  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
2167  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
2168  * data space were allocated in locore.
2169  *
2170  * Note: the idlethread's cpl is 0
2171  *
2172  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
2173  */
2174 void
2175 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
2176 {
2177         if (cpu)
2178                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
2179
2180         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread,
2181                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack,
2182                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack),
2183                         0, &gd->mi);
2184         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
2185         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
2186         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
2187         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
2188 }
2189
2190 /*
2191  * We only have to check for DMAP bounds, the globaldata space is
2192  * actually part of the kernel_map so we don't have to waste time
2193  * checking CPU_prvspace[*].
2194  */
2195 int
2196 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
2197 {
2198 #if 0
2199         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
2200             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
2201                 return (TRUE);
2202         }
2203 #endif
2204         if (saddr >= DMAP_MIN_ADDRESS && eaddr <= DMAP_MAX_ADDRESS)
2205                 return (TRUE);
2206         return (FALSE);
2207 }
2208
2209 struct globaldata *
2210 globaldata_find(int cpu)
2211 {
2212         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
2213         return(&CPU_prvspace[cpu]->mdglobaldata.mi);
2214 }
2215
2216 /*
2217  * This path should be safe from the SYSRET issue because only stopped threads
2218  * can have their %rip adjusted this way (and all heavy weight thread switches
2219  * clear QUICKREF and thus do not use SYSRET).  However, the code path is
2220  * convoluted so add a safety by forcing %rip to be cannonical.
2221  */
2222 int
2223 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
2224 {
2225         if (addr & 0x0000800000000000LLU)
2226                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr | 0xFFFF000000000000LLU;
2227         else
2228                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr & 0x0000FFFFFFFFFFFFLLU;
2229         return (0);
2230 }
2231
2232 int
2233 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
2234 {
2235         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
2236         return (0);
2237 }
2238
2239 int
2240 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2241 {
2242         struct trapframe *tp;
2243
2244         if ((tp = lp->lwp_md.md_regs) == NULL)
2245                 return EINVAL;
2246         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2247         return (0);
2248 }
2249
2250 int
2251 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2252 {
2253         struct trapframe *tp;
2254
2255         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2256         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2257             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2258                 return (EINVAL);
2259         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2260         clear_quickret();
2261         return (0);
2262 }
2263
2264 static void
2265 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2266 {
2267         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2268         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2269         int i;
2270
2271         /* FPU control/status */
2272         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2273         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2274         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2275         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2276         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2277         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2278         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2279         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2280
2281         /* FPU registers */
2282         for (i = 0; i < 8; ++i)
2283                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2284 }
2285
2286 static void
2287 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2288 {
2289         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2290         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2291         int i;
2292
2293         /* FPU control/status */
2294         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2295         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2296         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2297         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2298         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2299         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2300         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2301         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2302
2303         /* FPU registers */
2304         for (i = 0; i < 8; ++i)
2305                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2306 }
2307
2308 int
2309 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2310 {
2311         if (lp->lwp_thread == NULL || lp->lwp_thread->td_pcb == NULL)
2312                 return EINVAL;
2313         if (cpu_fxsr) {
2314                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2315                                 (struct save87 *)fpregs);
2316                 return (0);
2317         }
2318         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2319         return (0);
2320 }
2321
2322 int
2323 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2324 {
2325         if (cpu_fxsr) {
2326                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2327                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2328                 return (0);
2329         }
2330         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2331         return (0);
2332 }
2333
2334 int
2335 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2336 {
2337         struct pcb *pcb;
2338
2339         if (lp == NULL) {
2340                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2341                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2342                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2343                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2344                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2345                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2346                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2347                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2348                 return (0);
2349         }
2350         if (lp->lwp_thread == NULL || (pcb = lp->lwp_thread->td_pcb) == NULL)
2351                 return EINVAL;
2352         dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2353         dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2354         dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2355         dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2356         dbregs->dr[4] = 0;
2357         dbregs->dr[5] = 0;
2358         dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2359         dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2360         return (0);
2361 }
2362
2363 int
2364 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2365 {
2366         if (lp == NULL) {
2367                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2368                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2369                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2370                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2371                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2372                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2373                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2374                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2375         } else {
2376                 struct pcb *pcb;
2377                 struct ucred *ucred;
2378                 int i;
2379                 uint64_t mask1, mask2;
2380
2381                 /*
2382                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2383                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2384                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2385                  * TRCTRAP.
2386                  */
2387                 /* JG this loop looks unreadable */
2388                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2389                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2390                  */
2391                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2392                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2393                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2394                  * carried to decide if it is safe and useful to
2395                  * provide access to that capability
2396                  */
2397                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4;
2398                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2399                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2400                                 return (EINVAL);
2401
2402                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2403                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2404
2405                 /*
2406                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2407                  * process's address space.  If a process could do this, it
2408                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2409                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2410                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2411                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2412                  * uid 0.
2413                  *
2414                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2415                  * address space is written into from within the kernel
2416                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2417                  * from within kernel mode?
2418                  */
2419
2420                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2421                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2422                                 /* dr0 is enabled */
2423                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2424                                         return (EINVAL);
2425                         }
2426
2427                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2428                                 /* dr1 is enabled */
2429                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2430                                         return (EINVAL);
2431                         }
2432
2433                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2434                                 /* dr2 is enabled */
2435                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2436                                         return (EINVAL);
2437                         }
2438
2439                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2440                                 /* dr3 is enabled */
2441                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2442                                         return (EINVAL);
2443                         }
2444                 }
2445
2446                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2447                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2448                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2449                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2450                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2451                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2452
2453                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2454         }
2455
2456         return (0);
2457 }
2458
2459 /*
2460  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2461  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2462  */
2463 int
2464 user_dbreg_trap(void)
2465 {
2466         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2467         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2468         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2469         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2470         int i;
2471
2472         dr7 = rdr7();
2473         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2474                 /*
2475                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2476                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2477                  * hardware debug registers
2478                  */
2479                 return 0;
2480         }
2481
2482         nbp = 0;
2483         dr6 = rdr6();
2484         bp = dr6 & 0xf;
2485
2486         if (bp == 0) {
2487                 /*
2488                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2489                  * trap was not caused by any of the debug registers
2490                  */
2491                 return 0;
2492         }
2493
2494         /*
2495          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2496          * which ones and if any of them are user space addresses
2497          */
2498
2499         if (bp & 0x01) {
2500                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2501         }
2502         if (bp & 0x02) {
2503                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2504         }
2505         if (bp & 0x04) {
2506                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2507         }
2508         if (bp & 0x08) {
2509                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2510         }
2511
2512         for (i=0; i<nbp; i++) {
2513                 if (addr[i] <
2514                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2515                         /*
2516                          * addr[i] is in user space
2517                          */
2518                         return nbp;
2519                 }
2520         }
2521
2522         /*
2523          * None of the breakpoints are in user space.
2524          */
2525         return 0;
2526 }
2527
2528
2529 #ifndef DDB
2530 void
2531 Debugger(const char *msg)
2532 {
2533         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2534 }
2535 #endif /* no DDB */
2536
2537 #ifdef DDB
2538
2539 /*
2540  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2541  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2542  * called inside DDB.
2543  *
2544  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2545  */
2546
2547 #undef inb
2548 #undef outb
2549
2550 /* silence compiler warnings */
2551 u_char inb(u_int);
2552 void outb(u_int, u_char);
2553
2554 u_char
2555 inb(u_int port)
2556 {
2557         u_char  data;
2558         /*
2559          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2560          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2561          * if we tell it to load (u_short) port.
2562          */
2563         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2564         return (data);
2565 }
2566
2567 void
2568 outb(u_int port, u_char data)
2569 {
2570         u_char  al;
2571         /*
2572          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2573          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2574          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2575          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2576          */
2577         al = data;
2578         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2579 }
2580
2581 #endif /* DDB */
2582
2583
2584
2585 /*
2586  * initialize all the SMP locks
2587  */
2588
2589 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2590 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2591
2592 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2593 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2594
2595 /* critical region around INTR() routines */
2596 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2597
2598 /* lock region used by kernel profiling */
2599 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2600
2601 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2602 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2603
2604 /* lock regions around the clock hardware */
2605 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2606
2607 static void
2608 init_locks(void)
2609 {
2610         /*
2611          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2612          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2613          */
2614         cpu_get_initial_mplock();
2615         /* DEPRECATED */
2616         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2617         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2618         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2619         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2620         spin_lock_init(&com_spinlock);
2621         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2622
2623         /* our token pool needs to work early */
2624         lwkt_token_pool_init();
2625 }
2626
2627 boolean_t
2628 cpu_mwait_hint_valid(uint32_t hint)
2629 {
2630         int cx_idx, sub;
2631
2632         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2633         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2634                 return FALSE;
2635
2636         sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2637         if (sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2638                 return FALSE;
2639
2640         return TRUE;
2641 }
2642
2643 void
2644 cpu_mwait_cx_no_bmsts(void)
2645 {
2646         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS);
2647 }
2648
2649 void
2650 cpu_mwait_cx_no_bmarb(void)
2651 {
2652         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB);
2653 }
2654
2655 static int
2656 cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS, int *hint0,
2657     boolean_t allow_auto)
2658 {
2659         int error, cx_idx, old_cx_idx, sub = 0, hint;
2660         char name[16], *ptr, *start;
2661
2662         hint = *hint0;
2663         if (hint >= 0) {
2664                 old_cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2665                 sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2666         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO) {
2667                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C2 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2668         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
2669                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C3 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2670         } else {
2671                 old_cx_idx = CPU_MWAIT_CX_MAX;
2672         }
2673
2674         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
2675             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
2676                 strlcpy(name, "NONE", sizeof(name));
2677         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO)
2678                 strlcpy(name, "AUTO", sizeof(name));
2679         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP)
2680                 strlcpy(name, "AUTODEEP", sizeof(name));
2681         else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX ||
2682             sub >= cpu_mwait_cx_info[old_cx_idx].subcnt)
2683                 strlcpy(name, "INVALID", sizeof(name));
2684         else
2685                 ksnprintf(name, sizeof(name), "C%d/%d", old_cx_idx, sub);
2686
2687         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
2688         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
2689                 return error;
2690
2691         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
2692             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
2693                 return EOPNOTSUPP;
2694
2695         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTO") == 0) {
2696                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTO;
2697                 cx_idx = CPU_MWAIT_C2;
2698                 goto done;
2699         }
2700         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTODEEP") == 0) {
2701                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP;
2702                 cx_idx = CPU_MWAIT_C3;
2703                 goto done;
2704         }
2705
2706         if (strlen(name) < 4 || toupper(name[0]) != 'C')
2707                 return EINVAL;
2708         start = &name[1];
2709         ptr = NULL;
2710
2711         cx_idx = strtol(start, &ptr, 10);
2712         if (ptr == start || *ptr != '/')
2713                 return EINVAL;
2714         if (cx_idx < 0 || cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2715                 return EINVAL;
2716
2717         start = ptr + 1;
2718         ptr = NULL;
2719
2720         sub = strtol(start, &ptr, 10);
2721         if (*ptr != '\0')
2722                 return EINVAL;
2723         if (sub < 0 || sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2724                 return EINVAL;
2725
2726         hint = MWAIT_EAX_HINT(cx_idx, sub);
2727 done:
2728         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cpu_mwait_c3_preamble)
2729                 return EOPNOTSUPP;
2730         if (old_cx_idx < CPU_MWAIT_C3 && cx_idx >= CPU_MWAIT_C3) {
2731                 error = cputimer_intr_powersave_addreq();
2732                 if (error)
2733                         return error;
2734         } else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cx_idx < CPU_MWAIT_C3) {
2735                 cputimer_intr_powersave_remreq();
2736         }
2737
2738         *hint0 = hint;
2739         return 0;
2740 }
2741
2742 static int
2743 cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2744 {
2745         int error;
2746
2747         lwkt_serialize_enter(&cpu_mwait_cx_slize);
2748         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2749             &cpu_mwait_halt, TRUE);
2750         lwkt_serialize_exit(&cpu_mwait_cx_slize);
2751         return error;
2752 }
2753
2754 static int
2755 cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2756 {
2757         int error;
2758
2759         lwkt_serialize_enter(&cpu_mwait_cx_slize);
2760         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2761             &cpu_mwait_spin, FALSE);
2762         lwkt_serialize_exit(&cpu_mwait_cx_slize);
2763         return error;
2764 }