x86_64/mwait: Expose preamble mask for C3+ transition
[dragonfly.git] / 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_global; /* 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_global, 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_HAS_CX        \
184         ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) && \
185          (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT))
186
187 #define CPU_MWAIT_CX_NAMELEN    16
188
189 #define CPU_MWAIT_C1            1
190 #define CPU_MWAIT_C2            2
191 #define CPU_MWAIT_C3            3
192 #define CPU_MWAIT_CX_MAX        8
193
194 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTO     -1      /* C1 and C2 */
195 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP -2      /* C3+ */
196
197 SYSCTL_NODE(_machdep, OID_AUTO, mwait, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT features");
198 SYSCTL_NODE(_machdep_mwait, OID_AUTO, CX, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT Cx settings");
199
200 struct cpu_mwait_cx {
201         int                     subcnt;
202         char                    name[4];
203         struct sysctl_ctx_list  sysctl_ctx;
204         struct sysctl_oid       *sysctl_tree;
205 };
206 static struct cpu_mwait_cx      cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_CX_MAX];
207 static char                     cpu_mwait_cx_supported[256];
208
209 static int                      cpu_mwait_c1_hints_cnt;
210 static int                      cpu_mwait_hints_cnt;
211 static int                      *cpu_mwait_hints;
212
213 static int                      cpu_mwait_deep_hints_cnt;
214 static int                      *cpu_mwait_deep_hints;
215
216 #define CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT 750
217
218 static u_int                    cpu_idle_repeat = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
219 static u_long                   cpu_idle_repeat_max = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
220 static u_int                    cpu_mwait_repeat_shift = 1;
221
222 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB    0x1
223 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS    0x2
224
225 static int                      cpu_mwait_c3_preamble =
226                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB |
227                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS;
228
229 SYSCTL_STRING(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, supported, CTLFLAG_RD,
230     cpu_mwait_cx_supported, 0, "MWAIT supported C states");
231 SYSCTL_INT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, c3_preamble, CTLFLAG_RD,
232     &cpu_mwait_c3_preamble, 0, "C3+ preamble mask");
233
234 static int      cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS,
235                     int *, boolean_t);
236 static int      cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
237 static int      cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
238 static int      cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
239
240 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
241     NULL, 0, cpu_mwait_cx_idle_sysctl, "A", "");
242 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, spin, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
243     NULL, 0, cpu_mwait_cx_spin_sysctl, "A", "");
244 SYSCTL_UINT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, repeat_shift, CTLFLAG_RW,
245     &cpu_mwait_repeat_shift, 0, "");
246
247 long physmem = 0;
248
249 u_long ebda_addr = 0;
250
251 int imcr_present = 0;
252
253 int naps = 0; /* # of Applications processors */
254
255 u_int base_memory;
256 struct mtx dt_lock;             /* lock for GDT and LDT */
257
258 static int
259 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
260 {
261         u_long pmem = ctob(physmem);
262
263         int error = sysctl_handle_long(oidp, &pmem, 0, req);
264         return (error);
265 }
266
267 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_ULONG|CTLFLAG_RD,
268         0, 0, sysctl_hw_physmem, "LU", "Total system memory in bytes (number of pages * page size)");
269
270 static int
271 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
272 {
273         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
274                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
275         return (error);
276 }
277
278 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
279         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
280
281 static int
282 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
283 {
284         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
285                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
286         return (error);
287 }
288
289 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
290         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
291
292 vm_paddr_t Maxmem;
293 vm_paddr_t Realmem;
294
295 /*
296  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
297  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
298  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
299  * PHYSSEG entries.
300  */
301 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
302
303 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
304 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
305
306 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
307 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(phys_avail) - 2)
308 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(dump_avail) - 2)
309
310 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
311 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
312 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
313 static struct trapframe proc0_tf;
314
315 static void
316 cpu_startup(void *dummy)
317 {
318         caddr_t v;
319         vm_size_t size = 0;
320         vm_offset_t firstaddr;
321
322         /*
323          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
324          */
325         kprintf("%s", version);
326         startrtclock();
327         printcpuinfo();
328         panicifcpuunsupported();
329 #ifdef PERFMON
330         perfmon_init();
331 #endif
332         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
333                 (intmax_t)Realmem,
334                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
335         /*
336          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
337          */
338         if (bootverbose) {
339                 int indx;
340
341                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
342                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
343                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
344
345                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
346                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
347                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
348                                 (intmax_t)size1,
349                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
350                 }
351         }
352
353         /*
354          * Allocate space for system data structures.
355          * The first available kernel virtual address is in "v".
356          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
357          * As pages of memory are allocated and cleared,
358          * "firstaddr" is incremented.
359          * An index into the kernel page table corresponding to the
360          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
361          */
362
363         /*
364          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
365          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
366          * addresses to the various data structures.
367          */
368         firstaddr = 0;
369 again:
370         v = (caddr_t)firstaddr;
371
372 #define valloc(name, type, num) \
373             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
374 #define valloclim(name, type, num, lim) \
375             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
376
377         /*
378          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
379          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
380          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
381          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
382          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
383          * maxbcache bytes.
384          *
385          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
386          */
387         if (nbuf == 0) {
388                 long factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
389                 long kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
390
391                 nbuf = 50;
392                 if (kbytes > 4096)
393                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
394                 if (kbytes > 65536)
395                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
396                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
397                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
398         }
399
400         /*
401          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
402          * kernel_map.
403          */
404         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start +
405                     virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2)) {
406                 nbuf = (virtual_end - virtual_start +
407                         virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2);
408                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to kvm\n", nbuf);
409         }
410
411         /*
412          * Do not allow the buffer_map to use more than 50% of available
413          * physical-equivalent memory.  Since the VM pages which back
414          * individual buffers are typically wired, having too many bufs
415          * can prevent the system from paging properly.
416          */
417         if (nbuf > physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2)) {
418                 nbuf = physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2);
419                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to physmem\n", nbuf);
420         }
421
422         /*
423          * Do not allow the sizeof(struct buf) * nbuf to exceed half of
424          * the valloc space which is just the virtual_end - virtual_start
425          * section.  We use valloc() to allocate the buf header array.
426          */
427         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / sizeof(struct buf) / 2) {
428                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) /
429                        sizeof(struct buf) / 2;
430                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to valloc "
431                         "considerations", nbuf);
432         }
433
434         nswbuf = lmax(lmin(nbuf / 4, 256), 16);
435 #ifdef NSWBUF_MIN
436         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
437                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
438 #endif
439 #ifdef DIRECTIO
440         ffs_rawread_setup();
441 #endif
442
443         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
444         valloc(buf, struct buf, nbuf);
445
446         /*
447          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
448          */
449         if (firstaddr == 0) {
450                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
451                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
452                 if (firstaddr == 0)
453                         panic("startup: no room for tables");
454                 goto again;
455         }
456
457         /*
458          * End of second pass, addresses have been assigned
459          *
460          * nbuf is an int, make sure we don't overflow the field.
461          *
462          * On 64-bit systems we always reserve maximal allocations for
463          * buffer cache buffers and there are no fragmentation issues,
464          * so the KVA segment does not have to be excessively oversized.
465          */
466         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
467                 panic("startup: table size inconsistency");
468
469         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
470                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE) +
471                       (nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
472         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
473                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE));
474         buffer_map.system_map = 1;
475         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
476                       ((vm_offset_t)nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
477         pager_map.system_map = 1;
478
479 #if defined(USERCONFIG)
480         userconfig();
481         cninit();               /* the preferred console may have changed */
482 #endif
483
484         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
485                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages),
486                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages) /
487                 1024 / 1024);
488 }
489
490 struct cpu_idle_stat {
491         int     hint;
492         int     reserved;
493         u_long  halt;
494         u_long  spin;
495         u_long  repeat;
496         u_long  repeat_last;
497         u_long  repeat_delta;
498         u_long  mwait_cx[CPU_MWAIT_CX_MAX];
499 } __cachealign;
500
501 #define CPU_IDLE_STAT_HALT      -1
502 #define CPU_IDLE_STAT_SPIN      -2
503
504 static struct cpu_idle_stat     cpu_idle_stats[MAXCPU];
505
506 static int
507 sysctl_cpu_idle_cnt(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
508 {
509         int idx = arg2, cpu, error;
510         u_long val = 0;
511
512         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
513                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
514                         val += cpu_idle_stats[cpu].halt;
515         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
516                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
517                         val += cpu_idle_stats[cpu].spin;
518         } else {
519                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
520                     ("invalid index %d", idx));
521                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
522                         val += cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx];
523         }
524
525         error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req);
526         if (error || req->newptr == NULL)
527                 return error;
528
529         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
530                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
531                         cpu_idle_stats[cpu].halt = 0;
532                 cpu_idle_stats[0].halt = val;
533         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
534                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
535                         cpu_idle_stats[cpu].spin = 0;
536                 cpu_idle_stats[0].spin = val;
537         } else {
538                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
539                     ("invalid index %d", idx));
540                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
541                         cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx] = 0;
542                 cpu_idle_stats[0].mwait_cx[idx] = val;
543         }
544         return 0;
545 }
546
547 static void
548 cpu_mwait_attach(void)
549 {
550         struct sbuf sb;
551         int hint_idx, i;
552
553         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
554                 return;
555
556         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
557             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) > 0xf ||
558              (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
559               CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xf))) {
560                 int bm_sts = 1;
561
562                 /*
563                  * Pentium dual-core, Core 2 and beyond do not need any
564                  * additional activities to enter deep C-state, i.e. C3(+).
565                  */
566                 cpu_mwait_cx_no_bmarb();
567
568                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu.mwait.bm_sts", &bm_sts);
569                 if (!bm_sts)
570                         cpu_mwait_cx_no_bmsts();
571         }
572
573         sbuf_new(&sb, cpu_mwait_cx_supported,
574             sizeof(cpu_mwait_cx_supported), SBUF_FIXEDLEN);
575
576         for (i = 0; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
577                 struct cpu_mwait_cx *cx = &cpu_mwait_cx_info[i];
578                 int sub;
579
580                 ksnprintf(cx->name, sizeof(cx->name), "C%d", i);
581
582                 sysctl_ctx_init(&cx->sysctl_ctx);
583                 cx->sysctl_tree = SYSCTL_ADD_NODE(&cx->sysctl_ctx,
584                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait), OID_AUTO,
585                     cx->name, CTLFLAG_RW, NULL, "Cx control/info");
586                 if (cx->sysctl_tree == NULL)
587                         continue;
588
589                 cx->subcnt = CPUID_MWAIT_CX_SUBCNT(cpu_mwait_extemu, i);
590                 SYSCTL_ADD_INT(&cx->sysctl_ctx,
591                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
592                     "subcnt", CTLFLAG_RD, &cx->subcnt, 0,
593                     "sub-state count");
594                 SYSCTL_ADD_PROC(&cx->sysctl_ctx,
595                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
596                     "entered", (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW), 0,
597                     i, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "# of times entered");
598
599                 for (sub = 0; sub < cx->subcnt; ++sub)
600                         sbuf_printf(&sb, "C%d/%d ", i, sub);
601         }
602         sbuf_trim(&sb);
603         sbuf_finish(&sb);
604
605         /*
606          * Non-deep C-states
607          */
608         cpu_mwait_c1_hints_cnt = cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_C1].subcnt;
609         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i)
610                 cpu_mwait_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
611         cpu_mwait_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_hints_cnt,
612             M_DEVBUF, M_WAITOK);
613
614         hint_idx = 0;
615         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i) {
616                 int j, subcnt;
617
618                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
619                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
620                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_hints_cnt,
621                             ("invalid mwait hint index %d", hint_idx));
622                         cpu_mwait_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
623                         ++hint_idx;
624                 }
625         }
626         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_hints_cnt,
627             ("mwait hint count %d != index %d",
628              cpu_mwait_hints_cnt, hint_idx));
629
630         if (bootverbose) {
631                 kprintf("MWAIT hints (%d C1 hints):\n", cpu_mwait_c1_hints_cnt);
632                 for (i = 0; i < cpu_mwait_hints_cnt; ++i) {
633                         int hint = cpu_mwait_hints[i];
634
635                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
636                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
637                             hint);
638                 }
639         }
640
641         /*
642          * Deep C-states
643          */
644         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i)
645                 cpu_mwait_deep_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
646         cpu_mwait_deep_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_deep_hints_cnt,
647             M_DEVBUF, M_WAITOK);
648
649         hint_idx = 0;
650         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
651                 int j, subcnt;
652
653                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
654                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
655                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_deep_hints_cnt,
656                             ("invalid mwait deep hint index %d", hint_idx));
657                         cpu_mwait_deep_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
658                         ++hint_idx;
659                 }
660         }
661         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_deep_hints_cnt,
662             ("mwait deep hint count %d != index %d",
663              cpu_mwait_deep_hints_cnt, hint_idx));
664
665         if (bootverbose) {
666                 kprintf("MWAIT deep hints:\n");
667                 for (i = 0; i < cpu_mwait_deep_hints_cnt; ++i) {
668                         int hint = cpu_mwait_deep_hints[i];
669
670                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
671                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
672                             hint);
673                 }
674         }
675         cpu_idle_repeat_max = 256 * cpu_mwait_deep_hints_cnt;
676
677         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
678                 char name[16];
679
680                 ksnprintf(name, sizeof(name), "idle%d", i);
681                 SYSCTL_ADD_PROC(NULL,
682                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait_CX), OID_AUTO,
683                     name, (CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW), &cpu_idle_stats[i],
684                     0, cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl, "A", "");
685         }
686 }
687
688 static void
689 cpu_finish(void *dummy __unused)
690 {
691         cpu_setregs();
692         cpu_mwait_attach();
693 }
694
695 static void
696 pic_finish(void *dummy __unused)
697 {
698         /* Log ELCR information */
699         elcr_dump();
700
701         /* Log MPTABLE information */
702         mptable_pci_int_dump();
703
704         /* Finalize PCI */
705         MachIntrABI.finalize();
706 }
707
708 /*
709  * Send an interrupt to process.
710  *
711  * Stack is set up to allow sigcode stored
712  * at top to call routine, followed by kcall
713  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
714  * resets the signal mask, the stack, and the
715  * frame pointer, it returns to the user
716  * specified pc, psl.
717  */
718 void
719 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
720 {
721         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
722         struct proc *p = lp->lwp_proc;
723         struct trapframe *regs;
724         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
725         struct sigframe sf, *sfp;
726         int oonstack;
727         char *sp;
728
729         regs = lp->lwp_md.md_regs;
730         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
731
732         /* Save user context */
733         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
734         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
735         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
736         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
737         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
738         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
739
740         /* Make the size of the saved context visible to userland */
741         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
742
743         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
744         if ((lp->lwp_flags & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
745             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
746                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
747                               sizeof(struct sigframe));
748                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
749         } else {
750                 /* We take red zone into account */
751                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
752         }
753
754         /*
755          * XXX AVX needs 64-byte alignment but sigframe has other fields and
756          * the embedded ucontext is not at the front, so aligning this won't
757          * help us.  Fortunately we bcopy in/out of the sigframe, so the
758          * kernel is ok.
759          *
760          * The problem though is if userland winds up trying to use the
761          * context directly.
762          */
763         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
764
765         /* Translate the signal is appropriate */
766         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
767                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
768                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
769         }
770
771         /*
772          * Build the argument list for the signal handler.
773          *
774          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
775          */
776         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
777         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
778
779         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
780                 /*
781                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
782                  *
783                  * action(signo, siginfo, ucontext)
784                  */
785                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
786                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
787                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
788
789                 /* fill siginfo structure */
790                 sf.sf_si.si_signo = sig;
791                 sf.sf_si.si_code = code;
792                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
793         } else {
794                 /*
795                  * Old FreeBSD-style arguments.
796                  *
797                  * handler (signo, code, [uc], addr)
798                  */
799                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
800                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
801                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
802         }
803
804         /*
805          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
806          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
807          * eflags.
808          */
809 #if 0 /* JG */
810         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
811                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
812                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
813
814                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
815                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
816                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
817                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
818
819                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
820                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
821                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
822                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
823
824                 /*
825                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
826                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
827                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
828                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
829                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
830                  */
831                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
832         }
833 #endif
834
835         /*
836          * Save the FPU state and reinit the FP unit
837          */
838         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
839
840         /*
841          * Copy the sigframe out to the user's stack.
842          */
843         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
844                 /*
845                  * Something is wrong with the stack pointer.
846                  * ...Kill the process.
847                  */
848                 sigexit(lp, SIGILL);
849         }
850
851         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
852         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
853
854         /*
855          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
856          * on function entry
857          */
858         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
859
860         /*
861          * 64 bit mode has a code and stack selector but
862          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
863          * stored in-context.
864          */
865         regs->tf_cs = _ucodesel;
866         regs->tf_ss = _udatasel;
867         clear_quickret();
868 }
869
870 /*
871  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
872  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
873  * issue.
874  *
875  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
876  * bad idea?
877  */
878 int
879 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
880 {
881         frame->tf_cs = _ucodesel;
882         frame->tf_ss = _udatasel;
883         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
884         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
885         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
886
887         return(0);
888 }
889
890 /*
891  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
892  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
893  */
894 int
895 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
896 {
897         return(0);
898 }
899
900 /*
901  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
902  *
903  * System call to cleanup state after a signal
904  * has been taken.  Reset signal mask and
905  * stack state from context left by sendsig (above).
906  * Return to previous pc and psl as specified by
907  * context left by sendsig. Check carefully to
908  * make sure that the user has not modified the
909  * state to gain improper privileges.
910  *
911  * MPSAFE
912  */
913 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
914 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
915
916 int
917 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
918 {
919         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
920         struct trapframe *regs;
921         ucontext_t uc;
922         ucontext_t *ucp;
923         register_t rflags;
924         int cs;
925         int error;
926
927         /*
928          * We have to copy the information into kernel space so userland
929          * can't modify it while we are sniffing it.
930          */
931         regs = lp->lwp_md.md_regs;
932         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
933         if (error)
934                 return (error);
935         ucp = &uc;
936         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
937
938         /* VM (8086) mode not supported */
939         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
940
941 #if 0 /* JG */
942         if (eflags & PSL_VM) {
943                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
944                 struct vm86_kernel *vm86;
945
946                 /*
947                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
948                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
949                  */
950                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
951                         return (EINVAL);
952                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
953                 if (vm86->vm86_inited == 0)
954                         return (EINVAL);
955
956                 /* go back to user mode if both flags are set */
957                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
958                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
959
960                 if (vm86->vm86_has_vme) {
961                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
962                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
963                 } else {
964                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
965                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
966                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
967                 }
968                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
969                 tf->tf_eflags = eflags;
970                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
971                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
972                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
973                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
974                 tf->tf_ds = _udatasel;
975                 tf->tf_es = _udatasel;
976                 tf->tf_fs = _udatasel;
977                 tf->tf_gs = _udatasel;
978         } else
979 #endif
980         {
981                 /*
982                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
983                  */
984                 /*
985                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
986                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
987                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
988                  * the signal context during signal handling and there is no
989                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
990                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
991                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
992                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
993                  */
994                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
995                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
996                         return(EINVAL);
997                 }
998
999                 /*
1000                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
1001                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
1002                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
1003                  */
1004                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
1005                 if (!CS_SECURE(cs)) {
1006                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
1007                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
1008                         return(EINVAL);
1009                 }
1010                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
1011         }
1012
1013         /*
1014          * Restore the FPU state from the frame
1015          */
1016         crit_enter();
1017         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
1018
1019         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
1020                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
1021         else
1022                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
1023
1024         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
1025         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
1026         clear_quickret();
1027         crit_exit();
1028         return(EJUSTRETURN);
1029 }
1030
1031 /*
1032  * Machine dependent boot() routine
1033  *
1034  * I haven't seen anything to put here yet
1035  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
1036  */
1037 void
1038 cpu_boot(int howto)
1039 {
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Shutdown the CPU as much as possible
1044  */
1045 void
1046 cpu_halt(void)
1047 {
1048         for (;;)
1049                 __asm__ __volatile("hlt");
1050 }
1051
1052 /*
1053  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
1054  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
1055  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
1056  *
1057  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
1058  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
1059  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
1060  * critical section.
1061  *
1062  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
1063  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
1064  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
1065  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
1066  *
1067  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
1068  *       must occur before it starts using ACPI halt.
1069  *
1070  * NOTE: Value overridden in hammer_time().
1071  */
1072 static int      cpu_idle_hlt = 2;
1073 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
1074     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
1075 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
1076     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
1077
1078 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1079     0, CPU_IDLE_STAT_HALT, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry halts");
1080 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1081     0, CPU_IDLE_STAT_SPIN, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry spins");
1082
1083 static void
1084 cpu_idle_default_hook(void)
1085 {
1086         /*
1087          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
1088          * following the sti.
1089          */
1090         __asm __volatile("sti; hlt");
1091 }
1092
1093 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
1094 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
1095
1096 static __inline int
1097 cpu_mwait_cx_hint(struct cpu_idle_stat *stat)
1098 {
1099         int hint, cx_idx;
1100         u_int idx;
1101
1102         hint = stat->hint;
1103         if (hint >= 0)
1104                 goto done;
1105
1106         idx = (stat->repeat + stat->repeat_last + stat->repeat_delta) >>
1107             cpu_mwait_repeat_shift;
1108         if (idx >= cpu_mwait_c1_hints_cnt) {
1109                 /* Step up faster, once we walked through all C1 states */
1110                 stat->repeat_delta += 1 << (cpu_mwait_repeat_shift + 1);
1111         }
1112         if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
1113                 if (idx >= cpu_mwait_deep_hints_cnt)
1114                         idx = cpu_mwait_deep_hints_cnt - 1;
1115                 hint = cpu_mwait_deep_hints[idx];
1116         } else {
1117                 if (idx >= cpu_mwait_hints_cnt)
1118                         idx = cpu_mwait_hints_cnt - 1;
1119                 hint = cpu_mwait_hints[idx];
1120         }
1121 done:
1122         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
1123         if (cx_idx >= 0 && cx_idx < CPU_MWAIT_CX_MAX)
1124                 stat->mwait_cx[cx_idx]++;
1125         return hint;
1126 }
1127
1128 void
1129 cpu_idle(void)
1130 {
1131         globaldata_t gd = mycpu;
1132         struct cpu_idle_stat *stat = &cpu_idle_stats[gd->gd_cpuid];
1133         struct thread *td __debugvar = gd->gd_curthread;
1134         int reqflags;
1135         int quick;
1136
1137         stat->repeat = stat->repeat_last = cpu_idle_repeat_max;
1138
1139         crit_exit();
1140         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
1141
1142         for (;;) {
1143                 /*
1144                  * See if there are any LWKTs ready to go.
1145                  */
1146                 lwkt_switch();
1147
1148                 /*
1149                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
1150                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
1151                  * splz() does the job.
1152                  *
1153                  * cpu_idle_hlt:
1154                  *      0       Never halt, just spin
1155                  *
1156                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
1157                  *
1158                  *              Better default for modern (Haswell+) Intel
1159                  *              cpus.
1160                  *
1161                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
1162                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
1163                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
1164                  *
1165                  *              Better default for modern AMD cpus and older
1166                  *              Intel cpus.
1167                  *
1168                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
1169                  *              eats the least amount of power but the cpu
1170                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
1171                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
1172                  *
1173                  *      4       Always use HLT.
1174                  *
1175                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
1176                  *       section.
1177                  *
1178                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
1179                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
1180                  *       it overflows.
1181                  */
1182                 if (gd->gd_idle_repeat == 0) {
1183                         stat->repeat = (stat->repeat + stat->repeat_last) >> 1;
1184                         if (stat->repeat > cpu_idle_repeat_max)
1185                                 stat->repeat = cpu_idle_repeat_max;
1186                         stat->repeat_last = 0;
1187                         stat->repeat_delta = 0;
1188                 }
1189                 ++stat->repeat_last;
1190
1191                 ++gd->gd_idle_repeat;
1192                 reqflags = gd->gd_reqflags;
1193                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
1194                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
1195                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
1196
1197                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
1198                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1199                         splz(); /* XXX */
1200                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags,
1201                             cpu_mwait_cx_hint(stat), 0);
1202                         stat->halt++;
1203                 } else if (cpu_idle_hlt) {
1204                         __asm __volatile("cli");
1205                         splz();
1206                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1207                                 if (quick)
1208                                         cpu_idle_default_hook();
1209                                 else
1210                                         cpu_idle_hook();
1211                         }
1212                         __asm __volatile("sti");
1213                         stat->halt++;
1214                 } else {
1215                         splz();
1216                         __asm __volatile("sti");
1217                         stat->spin++;
1218                 }
1219         }
1220 }
1221
1222 /*
1223  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1224  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1225  * we let it spin.
1226  */
1227 void
1228 cpu_spinlock_contested(void)
1229 {
1230         cpu_pause();
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Clear registers on exec
1235  */
1236 void
1237 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1238 {
1239         struct thread *td = curthread;
1240         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1241         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1242         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1243
1244         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1245         user_ldt_free(pcb);
1246   
1247         clear_quickret();
1248         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1249         regs->tf_rip = entry;
1250         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1251         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1252         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1253         regs->tf_ss = _udatasel;
1254         regs->tf_cs = _ucodesel;
1255         regs->tf_rbx = ps_strings;
1256
1257         /*
1258          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1259          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1260          */
1261         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1262                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1263                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1264                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1265                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1266                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1267                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1268                 if (pcb == td->td_pcb) {
1269                         /*
1270                          * Clear the debug registers on the running
1271                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1272                          * the next process we switch to.
1273                          */
1274                         reset_dbregs();
1275                 }
1276                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1277         }
1278
1279         /*
1280          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1281          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1282          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1283          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1284          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1285          */
1286         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1287
1288         /*
1289          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1290          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1291          *       may panic in npxdna().
1292          */
1293         crit_enter();
1294         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1295
1296         /*
1297          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1298          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1299          *       code knows what the current MSR values are.
1300          */
1301         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1302         pcb->pcb_gsbase = 0;
1303         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1304         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1305         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1306         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1307
1308         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1309         npxinit();
1310         crit_exit();
1311
1312         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1313         pcb->pcb_es = _udatasel;
1314         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1315         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1316 }
1317
1318 void
1319 cpu_setregs(void)
1320 {
1321         register_t cr0;
1322
1323         cr0 = rcr0();
1324         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1325         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1326         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1327         load_cr0(cr0);
1328         load_gs(_udatasel);
1329 }
1330
1331 static int
1332 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1333 {
1334         int error;
1335         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1336                 req);
1337         if (!error && req->newptr)
1338                 resettodr();
1339         return (error);
1340 }
1341
1342 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1343         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1344
1345 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1346         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1347
1348 #if 0 /* JG */
1349 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1350         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1351 #endif
1352
1353 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1354         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1355
1356 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1357 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1358         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1359
1360 /*
1361  * Initialize 386 and configure to run kernel
1362  */
1363
1364 /*
1365  * Initialize segments & interrupt table
1366  */
1367
1368 int _default_ldt;
1369 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1370 struct gate_descriptor idt_arr[MAXCPU][NIDT];
1371 #if 0 /* JG */
1372 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1373 #endif
1374
1375 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1376 struct region_descriptor r_gdt;
1377 struct region_descriptor r_idt_arr[MAXCPU];
1378
1379 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1380 void *proc0paddr;
1381 /* JG alignment? */
1382 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1383
1384
1385 /* software prototypes -- in more palatable form */
1386 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1387 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1388 {       0x0,                    /* segment base address  */
1389         0x0,                    /* length */
1390         0,                      /* segment type */
1391         0,                      /* segment descriptor priority level */
1392         0,                      /* segment descriptor present */
1393         0,                      /* long */
1394         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1395         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1396 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1397 {       0x0,                    /* segment base address  */
1398         0xfffff,                /* length - all address space */
1399         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1400         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1401         1,                      /* segment descriptor present */
1402         1,                      /* long */
1403         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1404         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1405 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1406 {       0x0,                    /* segment base address  */
1407         0xfffff,                /* length - all address space */
1408         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1409         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1410         1,                      /* segment descriptor present */
1411         1,                      /* long */
1412         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1413         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1414 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1415 {       0x0,                    /* segment base address  */
1416         0xfffff,                /* length - all address space */
1417         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1418         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1419         1,                      /* segment descriptor present */
1420         0,                      /* long */
1421         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1422         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1423 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1424 {       0x0,                    /* segment base address  */
1425         0xfffff,                /* length - all address space */
1426         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1427         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1428         1,                      /* segment descriptor present */
1429         0,                      /* long */
1430         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1431         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1432 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1433 {       0x0,                    /* segment base address  */
1434         0xfffff,                /* length - all address space */
1435         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1436         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1437         1,                      /* segment descriptor present */
1438         1,                      /* long */
1439         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1440         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1441 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1442 {
1443         0x0,                    /* segment base address */
1444         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1445         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1446         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1447         1,                      /* segment descriptor present */
1448         0,                      /* long */
1449         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1450         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1451 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1452 {       0x0,                    /* segment base address  */
1453         0x0,                    /* length */
1454         0,                      /* segment type */
1455         0,                      /* segment descriptor priority level */
1456         0,                      /* segment descriptor present */
1457         0,                      /* long */
1458         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1459         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1460 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1461 {       0x0,                    /* segment base address  */
1462         0xfffff,                /* length - all address space */
1463         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1464         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1465         1,                      /* segment descriptor present */
1466         0,                      /* long */
1467         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1468         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1469 };
1470
1471 void
1472 setidt_global(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1473 {
1474         int cpu;
1475
1476         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
1477                 struct gate_descriptor *ip = &idt_arr[cpu][idx];
1478
1479                 ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1480                 ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1481                 ip->gd_ist = ist;
1482                 ip->gd_xx = 0;
1483                 ip->gd_type = typ;
1484                 ip->gd_dpl = dpl;
1485                 ip->gd_p = 1;
1486                 ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1487         }
1488 }
1489
1490 void
1491 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist, int cpu)
1492 {
1493         struct gate_descriptor *ip;
1494
1495         KASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus, ("invalid cpu %d", cpu));
1496
1497         ip = &idt_arr[cpu][idx];
1498         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1499         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1500         ip->gd_ist = ist;
1501         ip->gd_xx = 0;
1502         ip->gd_type = typ;
1503         ip->gd_dpl = dpl;
1504         ip->gd_p = 1;
1505         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1506 }
1507
1508 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1509
1510 extern inthand_t
1511         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1512         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1513         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1514         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1515         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1516         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1517
1518 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1519 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1520 #endif
1521
1522 void
1523 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1524 {
1525         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1526         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1527         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1528         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1529         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1530         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1531         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1532 }
1533
1534 void
1535 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1536 {
1537
1538         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1539         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1540         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1541         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1542         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1543         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1544         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1545         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1546         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1547         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1548 }
1549
1550 void
1551 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1552     struct system_segment_descriptor *sd)
1553 {
1554
1555         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1556         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1557         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1558         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1559         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1560         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1561         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1562         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1563 }
1564
1565 /*
1566  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1567  * available physical memory in the system, then test this memory and
1568  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1569  *
1570  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1571  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1572  *
1573  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1574  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1575  *
1576  * Memory is aligned to PHYSMAP_ALIGN which must be a multiple
1577  * of PAGE_SIZE.  This also greatly reduces the memory test time
1578  * which would otherwise be excessive on machines with > 8G of ram.
1579  *
1580  * XXX first should be vm_paddr_t.
1581  */
1582
1583 #define PHYSMAP_ALIGN           (vm_paddr_t)(128 * 1024)
1584 #define PHYSMAP_ALIGN_MASK      (vm_paddr_t)(PHYSMAP_ALIGN - 1)
1585         vm_paddr_t physmap[PHYSMAP_SIZE];
1586         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1587         u_int32_t smapsize;
1588
1589 static void
1590 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1591 {
1592         int off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1593         int i, j;
1594         vm_paddr_t pa;
1595         vm_paddr_t msgbuf_size;
1596         u_long physmem_tunable;
1597         pt_entry_t *pte;
1598         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1599
1600         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1601         physmap_idx = 0;
1602
1603         /*
1604          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1605          *
1606          * subr_module.c says:
1607          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1608          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1609          */
1610         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1611             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1612         if (smapbase == NULL)
1613                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1614
1615         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1616         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1617
1618         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1619                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1620                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1621                             smap->type, smap->base, smap->length);
1622
1623                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1624                         continue;
1625
1626                 if (smap->length == 0)
1627                         continue;
1628
1629                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1630                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1631                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1632                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1633                                                 "memory region, ignoring "
1634                                                 "second region\n");
1635                                 }
1636                                 break;
1637                         }
1638                 }
1639                 if (i <= physmap_idx)
1640                         continue;
1641
1642                 Realmem += smap->length;
1643
1644                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1645                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1646                         continue;
1647                 }
1648
1649                 physmap_idx += 2;
1650                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1651                         kprintf("Too many segments in the physical "
1652                                 "address map, giving up\n");
1653                         break;
1654                 }
1655                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1656                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1657         }
1658
1659         base_memory = physmap[1] / 1024;
1660         /* make hole for AP bootstrap code */
1661         physmap[1] = mp_bootaddress(base_memory);
1662
1663         /* Save EBDA address, if any */
1664         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1665         ebda_addr <<= 4;
1666
1667         /*
1668          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1669          * highest page of the physical address space.  It should be
1670          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1671          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1672          */
1673         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1674
1675 #ifdef MAXMEM
1676         Maxmem = MAXMEM / 4;
1677 #endif
1678
1679         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1680                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1681
1682         /*
1683          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1684          * in the system.
1685          */
1686         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1687                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1688
1689         /*
1690          * Blowing out the DMAP will blow up the system.
1691          */
1692         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1693                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1694                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1695         }
1696
1697         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1698             (boothowto & RB_VERBOSE)) {
1699                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1700         }
1701
1702         /*
1703          * Call pmap initialization to make new kernel address space
1704          *
1705          * Mask off page 0.
1706          */
1707         pmap_bootstrap(&first);
1708         physmap[0] = PAGE_SIZE;
1709
1710         /*
1711          * Align the physmap to PHYSMAP_ALIGN and cut out anything
1712          * exceeding Maxmem.
1713          */
1714         for (i = j = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1715                 if (physmap[i+1] > ptoa(Maxmem))
1716                         physmap[i+1] = ptoa(Maxmem);
1717                 physmap[i] = (physmap[i] + PHYSMAP_ALIGN_MASK) &
1718                              ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1719                 physmap[i+1] = physmap[i+1] & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1720
1721                 physmap[j] = physmap[i];
1722                 physmap[j+1] = physmap[i+1];
1723
1724                 if (physmap[i] < physmap[i+1])
1725                         j += 2;
1726         }
1727         physmap_idx = j - 2;
1728
1729         /*
1730          * Align anything else used in the validation loop.
1731          */
1732         first = (first + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1733
1734         /*
1735          * Size up each available chunk of physical memory.
1736          */
1737         pa_indx = 0;
1738         da_indx = 1;
1739         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1740         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1741         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1742         pte = CMAP1;
1743
1744         /*
1745          * Get dcons buffer address
1746          */
1747         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1748             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1749                 dcons_addr = 0;
1750
1751         /*
1752          * Validate the physical memory.  The physical memory segments
1753          * have already been aligned to PHYSMAP_ALIGN which is a multiple
1754          * of PAGE_SIZE.
1755          */
1756         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1757                 vm_paddr_t end;
1758
1759                 end = physmap[i + 1];
1760
1761                 for (pa = physmap[i]; pa < end; pa += PHYSMAP_ALIGN) {
1762                         int tmp, page_bad, full;
1763                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1764
1765                         full = FALSE;
1766                         /*
1767                          * block out kernel memory as not available.
1768                          */
1769                         if (pa >= 0x200000 && pa < first)
1770                                 goto do_dump_avail;
1771
1772                         /*
1773                          * block out dcons buffer
1774                          */
1775                         if (dcons_addr > 0
1776                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1777                             && pa < dcons_addr + dcons_size) {
1778                                 goto do_dump_avail;
1779                         }
1780
1781                         page_bad = FALSE;
1782
1783                         /*
1784                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1785                          */
1786                         *pte = pa |
1787                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
1788                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1789                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_N_IDX];
1790                         cpu_invltlb();
1791
1792                         tmp = *ptr;
1793                         /*
1794                          * Test for alternating 1's and 0's
1795                          */
1796                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1797                         cpu_mfence();
1798                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1799                                 page_bad = TRUE;
1800                         /*
1801                          * Test for alternating 0's and 1's
1802                          */
1803                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1804                         cpu_mfence();
1805                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1806                                 page_bad = TRUE;
1807                         /*
1808                          * Test for all 1's
1809                          */
1810                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1811                         cpu_mfence();
1812                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1813                                 page_bad = TRUE;
1814                         /*
1815                          * Test for all 0's
1816                          */
1817                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1818                         cpu_mfence();
1819                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1820                                 page_bad = TRUE;
1821                         /*
1822                          * Restore original value.
1823                          */
1824                         *ptr = tmp;
1825
1826                         /*
1827                          * Adjust array of valid/good pages.
1828                          */
1829                         if (page_bad == TRUE)
1830                                 continue;
1831                         /*
1832                          * If this good page is a continuation of the
1833                          * previous set of good pages, then just increase
1834                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1835                          * Note that "end" points one higher than end,
1836                          * making the range >= start and < end.
1837                          * If we're also doing a speculative memory
1838                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1839                          * so that we keep going. The first bad page
1840                          * will terminate the loop.
1841                          */
1842                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1843                                 phys_avail[pa_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1844                         } else {
1845                                 pa_indx++;
1846                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1847                                         kprintf(
1848                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1849                                         pa_indx--;
1850                                         full = TRUE;
1851                                         goto do_dump_avail;
1852                                 }
1853                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;
1854                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1855                         }
1856                         physmem += PHYSMAP_ALIGN / PAGE_SIZE;
1857 do_dump_avail:
1858                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1859                                 dump_avail[da_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1860                         } else {
1861                                 da_indx++;
1862                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1863                                         da_indx--;
1864                                         goto do_next;
1865                                 }
1866                                 dump_avail[da_indx++] = pa;
1867                                 dump_avail[da_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1868                         }
1869 do_next:
1870                         if (full)
1871                                 break;
1872                 }
1873         }
1874         *pte = 0;
1875         cpu_invltlb();
1876
1877         /*
1878          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1879          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1880          * calculation, etc.).
1881          */
1882         msgbuf_size = (MSGBUF_SIZE + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1883
1884         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PHYSMAP_ALIGN +
1885                msgbuf_size >= phys_avail[pa_indx]) {
1886                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1887                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1888                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1889         }
1890
1891         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1892
1893         /* Trim off space for the message buffer. */
1894         phys_avail[pa_indx] -= msgbuf_size;
1895
1896         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1897
1898         /* Map the message buffer. */
1899         for (off = 0; off < msgbuf_size; off += PAGE_SIZE) {
1900                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off,
1901                             phys_avail[pa_indx] + off);
1902         }
1903 }
1904
1905 struct machintr_abi MachIntrABI;
1906
1907 /*
1908  * IDT VECTORS:
1909  *      0       Divide by zero
1910  *      1       Debug
1911  *      2       NMI
1912  *      3       BreakPoint
1913  *      4       OverFlow
1914  *      5       Bound-Range
1915  *      6       Invalid OpCode
1916  *      7       Device Not Available (x87)
1917  *      8       Double-Fault
1918  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1919  *      10      Invalid-TSS
1920  *      11      Segment not present
1921  *      12      Stack
1922  *      13      General Protection
1923  *      14      Page Fault
1924  *      15      Reserved
1925  *      16      x87 FP Exception pending
1926  *      17      Alignment Check
1927  *      18      Machine Check
1928  *      19      SIMD floating point
1929  *      20-31   reserved
1930  *      32-255  INTn/external sources
1931  */
1932 u_int64_t
1933 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1934 {
1935         caddr_t kmdp;
1936         int gsel_tss, x, cpu;
1937 #if 0 /* JG */
1938         int metadata_missing, off;
1939 #endif
1940         struct mdglobaldata *gd;
1941         u_int64_t msr;
1942
1943         /*
1944          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1945          */
1946         gd = &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata;
1947         bzero(gd, sizeof(*gd));
1948
1949         /*
1950          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1951          * early in the boot sequence because the system assumes
1952          * that 'curthread' is never NULL.
1953          */
1954
1955         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1956         thread0.td_gd = &gd->mi;
1957
1958         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1959
1960 #if 0 /* JG */
1961         metadata_missing = 0;
1962         if (bootinfo.bi_modulep) {
1963                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1964                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1965         } else {
1966                 metadata_missing = 1;
1967         }
1968         if (bootinfo.bi_envp)
1969                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1970 #endif
1971
1972         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1973         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1974         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1975         if (kmdp == NULL)
1976                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1977         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1978         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1979 #ifdef DDB
1980         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1981         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1982 #endif
1983
1984         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1985                 bootverbose++;
1986
1987         /*
1988          * Default MachIntrABI to ICU
1989          */
1990         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1991
1992         /*
1993          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1994          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1995          */
1996         ncpus = 1;
1997         ncpus2 = 1;
1998         ncpus_fit = 1;
1999         /* Init basic tunables, hz etc */
2000         init_param1();
2001
2002         /*
2003          * make gdt memory segments
2004          */
2005         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
2006                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0]->mdglobaldata.gd_common_tss;
2007
2008         gd->mi.gd_prvspace = CPU_prvspace[0];
2009
2010         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
2011                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
2012                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
2013         }
2014         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
2015             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
2016
2017         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
2018         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
2019         lgdt(&r_gdt);
2020
2021         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
2022         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
2023         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
2024
2025         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
2026         cpu_gdinit(gd, 0);
2027         proc0paddr = proc0paddr_buff;
2028         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
2029         safepri = TDPRI_MAX;
2030
2031         /* spinlocks and the BGL */
2032         init_locks();
2033
2034         /* exceptions */
2035         for (x = 0; x < NIDT; x++)
2036                 setidt_global(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2037         setidt_global(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2038         setidt_global(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2039         setidt_global(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2040         setidt_global(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
2041         setidt_global(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2042         setidt_global(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2043         setidt_global(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2044         setidt_global(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2045         setidt_global(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2046         setidt_global(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2047         setidt_global(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2048         setidt_global(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2049         setidt_global(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2050         setidt_global(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2051         setidt_global(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2052         setidt_global(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2053         setidt_global(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2054         setidt_global(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2055         setidt_global(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2056
2057         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
2058                 r_idt_arr[cpu].rd_limit = sizeof(idt_arr[cpu]) - 1;
2059                 r_idt_arr[cpu].rd_base = (long) &idt_arr[cpu][0];
2060         }
2061
2062         lidt(&r_idt_arr[0]);
2063
2064         /*
2065          * Initialize the console before we print anything out.
2066          */
2067         cninit();
2068
2069 #if 0 /* JG */
2070         if (metadata_missing)
2071                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
2072 #endif
2073
2074 #if     NISA >0
2075         elcr_probe();
2076         isa_defaultirq();
2077 #endif
2078         rand_initialize();
2079
2080         /*
2081          * Initialize IRQ mapping
2082          *
2083          * NOTE:
2084          * SHOULD be after elcr_probe()
2085          */
2086         MachIntrABI_ICU.initmap();
2087         MachIntrABI_IOAPIC.initmap();
2088
2089 #ifdef DDB
2090         kdb_init();
2091         if (boothowto & RB_KDB)
2092                 Debugger("Boot flags requested debugger");
2093 #endif
2094
2095 #if 0 /* JG */
2096         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
2097         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2098         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2099 #endif
2100         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
2101         initializecpu(0);       /* Initialize CPU registers */
2102
2103         /*
2104          * On modern intel cpus, haswell or later, cpu_idle_hlt=1 is better
2105          * becaue the cpu does significant power management in HLT
2106          * (also suggested is to set sysctl machdep.mwait.CX.idle=AUTODEEP).
2107          *
2108          * On modern amd cpus or on any older amd or intel cpu,
2109          * cpu_idle_hlt=2 is better because ACPI is needed to reduce power
2110          * consumption.
2111          */
2112         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
2113             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0x3C) {   /* Haswell or later */
2114                 cpu_idle_hlt = 1;
2115         }
2116
2117         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &ioapic_enable); /* for compat */
2118         TUNABLE_INT_FETCH("hw.ioapic_enable", &ioapic_enable);
2119         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lapic_enable", &lapic_enable);
2120         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu_idle_hlt", &cpu_idle_hlt);
2121
2122         /*
2123          * Some of the virtual machines do not work w/ I/O APIC
2124          * enabled.  If the user does not explicitly enable or
2125          * disable the I/O APIC (ioapic_enable < 0), then we
2126          * disable I/O APIC on all virtual machines.
2127          *
2128          * NOTE:
2129          * This must be done after identify_cpu(), which sets
2130          * 'cpu_feature2'
2131          */
2132         if (ioapic_enable < 0) {
2133                 if (cpu_feature2 & CPUID2_VMM)
2134                         ioapic_enable = 0;
2135                 else
2136                         ioapic_enable = 1;
2137         }
2138
2139         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
2140         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
2141                 (register_t)(thread0.td_kstack +
2142                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
2143         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
2144         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
2145
2146         /* double fault stack */
2147         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
2148                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
2149                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
2150
2151         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
2152         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
2153
2154         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
2155         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
2156         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
2157         ltr(gsel_tss);
2158
2159         /* Set up the fast syscall stuff */
2160         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
2161         wrmsr(MSR_EFER, msr);
2162         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
2163         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
2164         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
2165               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
2166         wrmsr(MSR_STAR, msr);
2167         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D|PSL_IOPL);
2168
2169         getmemsize(kmdp, physfree);
2170         init_param2(physmem);
2171
2172         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
2173
2174         /* Map the message buffer. */
2175 #if 0 /* JG */
2176         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
2177                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
2178 #endif
2179
2180         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
2181
2182
2183         /* transfer to user mode */
2184
2185         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
2186         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
2187         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
2188
2189         load_ds(_udatasel);
2190         load_es(_udatasel);
2191         load_fs(_udatasel);
2192
2193         /* setup proc 0's pcb */
2194         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
2195         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
2196         thread0.td_pcb->pcb_ext = NULL;
2197         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
2198
2199         /* Location of kernel stack for locore */
2200         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
2201 }
2202
2203 /*
2204  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
2205  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
2206  * data space were allocated in locore.
2207  *
2208  * Note: the idlethread's cpl is 0
2209  *
2210  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
2211  */
2212 void
2213 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
2214 {
2215         if (cpu)
2216                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
2217
2218         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
2219                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
2220                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
2221                         0, &gd->mi);
2222         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
2223         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
2224         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
2225         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * We only have to check for DMAP bounds, the globaldata space is
2230  * actually part of the kernel_map so we don't have to waste time
2231  * checking CPU_prvspace[*].
2232  */
2233 int
2234 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
2235 {
2236 #if 0
2237         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
2238             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
2239                 return (TRUE);
2240         }
2241 #endif
2242         if (saddr >= DMAP_MIN_ADDRESS && eaddr <= DMAP_MAX_ADDRESS)
2243                 return (TRUE);
2244         return (FALSE);
2245 }
2246
2247 struct globaldata *
2248 globaldata_find(int cpu)
2249 {
2250         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
2251         return(&CPU_prvspace[cpu]->mdglobaldata.mi);
2252 }
2253
2254 /*
2255  * This path should be safe from the SYSRET issue because only stopped threads
2256  * can have their %rip adjusted this way (and all heavy weight thread switches
2257  * clear QUICKREF and thus do not use SYSRET).  However, the code path is
2258  * convoluted so add a safety by forcing %rip to be cannonical.
2259  */
2260 int
2261 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
2262 {
2263         if (addr & 0x0000800000000000LLU)
2264                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr | 0xFFFF000000000000LLU;
2265         else
2266                 lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr & 0x0000FFFFFFFFFFFFLLU;
2267         return (0);
2268 }
2269
2270 int
2271 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
2272 {
2273         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
2274         return (0);
2275 }
2276
2277 int
2278 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2279 {
2280         struct trapframe *tp;
2281
2282         if ((tp = lp->lwp_md.md_regs) == NULL)
2283                 return EINVAL;
2284         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2285         return (0);
2286 }
2287
2288 int
2289 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2290 {
2291         struct trapframe *tp;
2292
2293         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2294         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2295             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2296                 return (EINVAL);
2297         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2298         clear_quickret();
2299         return (0);
2300 }
2301
2302 static void
2303 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2304 {
2305         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2306         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2307         int i;
2308
2309         /* FPU control/status */
2310         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2311         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2312         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2313         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2314         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2315         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2316         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2317         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2318
2319         /* FPU registers */
2320         for (i = 0; i < 8; ++i)
2321                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2322 }
2323
2324 static void
2325 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2326 {
2327         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2328         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2329         int i;
2330
2331         /* FPU control/status */
2332         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2333         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2334         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2335         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2336         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2337         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2338         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2339         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2340
2341         /* FPU registers */
2342         for (i = 0; i < 8; ++i)
2343                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2344 }
2345
2346 int
2347 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2348 {
2349         if (lp->lwp_thread == NULL || lp->lwp_thread->td_pcb == NULL)
2350                 return EINVAL;
2351         if (cpu_fxsr) {
2352                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2353                                 (struct save87 *)fpregs);
2354                 return (0);
2355         }
2356         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2357         return (0);
2358 }
2359
2360 int
2361 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2362 {
2363         if (cpu_fxsr) {
2364                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2365                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2366                 return (0);
2367         }
2368         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2369         return (0);
2370 }
2371
2372 int
2373 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2374 {
2375         struct pcb *pcb;
2376
2377         if (lp == NULL) {
2378                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2379                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2380                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2381                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2382                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2383                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2384                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2385                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2386                 return (0);
2387         }
2388         if (lp->lwp_thread == NULL || (pcb = lp->lwp_thread->td_pcb) == NULL)
2389                 return EINVAL;
2390         dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2391         dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2392         dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2393         dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2394         dbregs->dr[4] = 0;
2395         dbregs->dr[5] = 0;
2396         dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2397         dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2398         return (0);
2399 }
2400
2401 int
2402 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2403 {
2404         if (lp == NULL) {
2405                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2406                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2407                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2408                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2409                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2410                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2411                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2412                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2413         } else {
2414                 struct pcb *pcb;
2415                 struct ucred *ucred;
2416                 int i;
2417                 uint64_t mask1, mask2;
2418
2419                 /*
2420                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2421                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2422                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2423                  * TRCTRAP.
2424                  */
2425                 /* JG this loop looks unreadable */
2426                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2427                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2428                  */
2429                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2430                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2431                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2432                  * carried to decide if it is safe and useful to
2433                  * provide access to that capability
2434                  */
2435                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2436                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2437                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2438                                 return (EINVAL);
2439                 
2440                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2441                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2442
2443                 /*
2444                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2445                  * process's address space.  If a process could do this, it
2446                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2447                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2448                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2449                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2450                  * uid 0.
2451                  *
2452                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2453                  * address space is written into from within the kernel
2454                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2455                  * from within kernel mode?
2456                  */
2457
2458                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2459                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2460                                 /* dr0 is enabled */
2461                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2462                                         return (EINVAL);
2463                         }
2464
2465                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2466                                 /* dr1 is enabled */
2467                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2468                                         return (EINVAL);
2469                         }
2470
2471                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2472                                 /* dr2 is enabled */
2473                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2474                                         return (EINVAL);
2475                         }
2476
2477                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2478                                 /* dr3 is enabled */
2479                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2480                                         return (EINVAL);
2481                         }
2482                 }
2483
2484                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2485                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2486                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2487                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2488                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2489                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2490
2491                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2492         }
2493
2494         return (0);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2499  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2500  */
2501 int
2502 user_dbreg_trap(void)
2503 {
2504         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2505         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2506         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2507         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2508         int i;
2509         
2510         dr7 = rdr7();
2511         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2512                 /*
2513                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2514                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2515                  * hardware debug registers
2516                  */
2517                 return 0;
2518         }
2519
2520         nbp = 0;
2521         dr6 = rdr6();
2522         bp = dr6 & 0xf;
2523
2524         if (bp == 0) {
2525                 /*
2526                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2527                  * trap was not caused by any of the debug registers
2528                  */
2529                 return 0;
2530         }
2531
2532         /*
2533          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2534          * which ones and if any of them are user space addresses
2535          */
2536
2537         if (bp & 0x01) {
2538                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2539         }
2540         if (bp & 0x02) {
2541                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2542         }
2543         if (bp & 0x04) {
2544                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2545         }
2546         if (bp & 0x08) {
2547                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2548         }
2549
2550         for (i=0; i<nbp; i++) {
2551                 if (addr[i] <
2552                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2553                         /*
2554                          * addr[i] is in user space
2555                          */
2556                         return nbp;
2557                 }
2558         }
2559
2560         /*
2561          * None of the breakpoints are in user space.
2562          */
2563         return 0;
2564 }
2565
2566
2567 #ifndef DDB
2568 void
2569 Debugger(const char *msg)
2570 {
2571         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2572 }
2573 #endif /* no DDB */
2574
2575 #ifdef DDB
2576
2577 /*
2578  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2579  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2580  * called inside DDB.
2581  *
2582  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2583  */
2584
2585 #undef inb
2586 #undef outb
2587
2588 /* silence compiler warnings */
2589 u_char inb(u_int);
2590 void outb(u_int, u_char);
2591
2592 u_char
2593 inb(u_int port)
2594 {
2595         u_char  data;
2596         /*
2597          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2598          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2599          * if we tell it to load (u_short) port.
2600          */
2601         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2602         return (data);
2603 }
2604
2605 void
2606 outb(u_int port, u_char data)
2607 {
2608         u_char  al;
2609         /*
2610          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2611          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2612          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2613          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2614          */
2615         al = data;
2616         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2617 }
2618
2619 #endif /* DDB */
2620
2621
2622
2623 /*
2624  * initialize all the SMP locks
2625  */
2626
2627 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2628 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2629
2630 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2631 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2632
2633 /* critical region around INTR() routines */
2634 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2635
2636 /* lock region used by kernel profiling */
2637 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2638
2639 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2640 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2641
2642 /* lock regions around the clock hardware */
2643 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2644
2645 static void
2646 init_locks(void)
2647 {
2648         /*
2649          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2650          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2651          */
2652         cpu_get_initial_mplock();
2653         /* DEPRECATED */
2654         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2655         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2656         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2657         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2658         spin_lock_init(&com_spinlock);
2659         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2660
2661         /* our token pool needs to work early */
2662         lwkt_token_pool_init();
2663 }
2664
2665 boolean_t
2666 cpu_mwait_hint_valid(uint32_t hint)
2667 {
2668         int cx_idx, sub;
2669
2670         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2671         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2672                 return FALSE;
2673
2674         sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2675         if (sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2676                 return FALSE;
2677
2678         return TRUE;
2679 }
2680
2681 void
2682 cpu_mwait_cx_no_bmsts(void)
2683 {
2684         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS);
2685 }
2686
2687 void
2688 cpu_mwait_cx_no_bmarb(void)
2689 {
2690         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB);
2691 }
2692
2693 static int
2694 cpu_mwait_cx_hint2name(int hint, char *name, int namelen, boolean_t allow_auto)
2695 {
2696         int old_cx_idx, sub = 0;
2697
2698         if (hint >= 0) {
2699                 old_cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2700                 sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2701         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO) {
2702                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C2 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2703         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
2704                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C3 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2705         } else {
2706                 old_cx_idx = CPU_MWAIT_CX_MAX;
2707         }
2708
2709         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
2710                 strlcpy(name, "NONE", namelen);
2711         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO)
2712                 strlcpy(name, "AUTO", namelen);
2713         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP)
2714                 strlcpy(name, "AUTODEEP", namelen);
2715         else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX ||
2716             sub >= cpu_mwait_cx_info[old_cx_idx].subcnt)
2717                 strlcpy(name, "INVALID", namelen);
2718         else
2719                 ksnprintf(name, namelen, "C%d/%d", old_cx_idx, sub);
2720
2721         return old_cx_idx;
2722 }
2723
2724 static int
2725 cpu_mwait_cx_name2hint(char *name, int *hint0, boolean_t allow_auto)
2726 {
2727         int cx_idx, sub, hint;
2728         char *ptr, *start;
2729
2730         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTO") == 0) {
2731                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTO;
2732                 cx_idx = CPU_MWAIT_C2;
2733                 goto done;
2734         }
2735         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTODEEP") == 0) {
2736                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP;
2737                 cx_idx = CPU_MWAIT_C3;
2738                 goto done;
2739         }
2740
2741         if (strlen(name) < 4 || toupper(name[0]) != 'C')
2742                 return -1;
2743         start = &name[1];
2744         ptr = NULL;
2745
2746         cx_idx = strtol(start, &ptr, 10);
2747         if (ptr == start || *ptr != '/')
2748                 return -1;
2749         if (cx_idx < 0 || cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2750                 return -1;
2751
2752         start = ptr + 1;
2753         ptr = NULL;
2754
2755         sub = strtol(start, &ptr, 10);
2756         if (*ptr != '\0')
2757                 return -1;
2758         if (sub < 0 || sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2759                 return -1;
2760
2761         hint = MWAIT_EAX_HINT(cx_idx, sub);
2762 done:
2763         *hint0 = hint;
2764         return cx_idx;
2765 }
2766
2767 static int
2768 cpu_mwait_cx_transit(int old_cx_idx, int cx_idx)
2769 {
2770         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cpu_mwait_c3_preamble)
2771                 return EOPNOTSUPP;
2772         if (old_cx_idx < CPU_MWAIT_C3 && cx_idx >= CPU_MWAIT_C3) {
2773                 int error;
2774
2775                 error = cputimer_intr_powersave_addreq();
2776                 if (error)
2777                         return error;
2778         } else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cx_idx < CPU_MWAIT_C3) {
2779                 cputimer_intr_powersave_remreq();
2780         }
2781         return 0;
2782 }
2783
2784 static int
2785 cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS, int *hint0,
2786     boolean_t allow_auto)
2787 {
2788         int error, cx_idx, old_cx_idx, hint;
2789         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
2790
2791         hint = *hint0;
2792         old_cx_idx = cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name),
2793             allow_auto);
2794
2795         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
2796         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
2797                 return error;
2798
2799         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
2800                 return EOPNOTSUPP;
2801
2802         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, allow_auto);
2803         if (cx_idx < 0)
2804                 return EINVAL;
2805
2806         error = cpu_mwait_cx_transit(old_cx_idx, cx_idx);
2807         if (error)
2808                 return error;
2809
2810         *hint0 = hint;
2811         return 0;
2812 }
2813
2814 static int
2815 cpu_mwait_cx_setname(struct cpu_idle_stat *stat, const char *cx_name)
2816 {
2817         int error, cx_idx, old_cx_idx, hint;
2818         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
2819
2820         KASSERT(CPU_MWAIT_HAS_CX, ("cpu does not support mwait CX extension"));
2821
2822         hint = stat->hint;
2823         old_cx_idx = cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name), TRUE);
2824
2825         strlcpy(name, cx_name, sizeof(name));
2826         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, TRUE);
2827         if (cx_idx < 0)
2828                 return EINVAL;
2829
2830         error = cpu_mwait_cx_transit(old_cx_idx, cx_idx);
2831         if (error)
2832                 return error;
2833
2834         stat->hint = hint;
2835         return 0;
2836 }
2837
2838 static int
2839 cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2840 {
2841         int hint = cpu_mwait_halt_global;
2842         int error, cx_idx, cpu;
2843         char name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN], cx_name[CPU_MWAIT_CX_NAMELEN];
2844
2845         cpu_mwait_cx_hint2name(hint, name, sizeof(name), TRUE);
2846
2847         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
2848         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
2849                 return error;
2850
2851         if (!CPU_MWAIT_HAS_CX)
2852                 return EOPNOTSUPP;
2853
2854         /* Save name for later per-cpu CX configuration */
2855         strlcpy(cx_name, name, sizeof(cx_name));
2856
2857         cx_idx = cpu_mwait_cx_name2hint(name, &hint, TRUE);
2858         if (cx_idx < 0)
2859                 return EINVAL;
2860
2861         /* Change per-cpu CX configuration */
2862         for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) {
2863                 error = cpu_mwait_cx_setname(&cpu_idle_stats[cpu], cx_name);
2864                 if (error)
2865                         return error;
2866         }
2867
2868         cpu_mwait_halt_global = hint;
2869         return 0;
2870 }
2871
2872 static int
2873 cpu_mwait_cx_pcpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2874 {
2875         struct cpu_idle_stat *stat = arg1;
2876         int error;
2877
2878         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2879             &stat->hint, TRUE);
2880         return error;
2881 }
2882
2883 static int
2884 cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2885 {
2886         int error;
2887
2888         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2889             &cpu_mwait_spin, FALSE);
2890         return error;
2891 }