lapic timer: Add necessary bits for lapic timer interrupt delivery
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / mp_machdep.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
11  *    derived from this software without specific prior written permission.
12  *
13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23  * SUCH DAMAGE.
24  *
25  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/mp_machdep.c,v 1.115.2.15 2003/03/14 21:22:35 jhb Exp $
26  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/mp_machdep.c,v 1.60 2008/06/07 12:03:52 mneumann Exp $
27  */
28
29 #include "opt_cpu.h"
30
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/kernel.h>
34 #include <sys/sysctl.h>
35 #include <sys/malloc.h>
36 #include <sys/memrange.h>
37 #include <sys/cons.h>   /* cngetc() */
38 #include <sys/machintr.h>
39
40 #include <vm/vm.h>
41 #include <vm/vm_param.h>
42 #include <vm/pmap.h>
43 #include <vm/vm_kern.h>
44 #include <vm/vm_extern.h>
45 #include <sys/lock.h>
46 #include <vm/vm_map.h>
47 #include <sys/user.h>
48 #ifdef GPROF 
49 #include <sys/gmon.h>
50 #endif
51
52 #include <machine/smp.h>
53 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
54 #include <machine/atomic.h>
55 #include <machine/cpufunc.h>
56 #include <machine_base/apic/mpapic.h>
57 #include <machine/psl.h>
58 #include <machine/segments.h>
59 #include <machine/tss.h>
60 #include <machine/specialreg.h>
61 #include <machine/globaldata.h>
62
63 #include <machine/md_var.h>             /* setidt() */
64 #include <machine_base/icu/icu.h>               /* IPIs */
65 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>      /* IPIs */
66
67 #define FIXUP_EXTRA_APIC_INTS   8       /* additional entries we may create */
68
69 #define WARMBOOT_TARGET         0
70 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
71 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
72
73 #define BIOS_BASE               (0xf0000)
74 #define BIOS_SIZE               (0x10000)
75 #define BIOS_COUNT              (BIOS_SIZE/4)
76
77 #define CMOS_REG                (0x70)
78 #define CMOS_DATA               (0x71)
79 #define BIOS_RESET              (0x0f)
80 #define BIOS_WARM               (0x0a)
81
82 #define PROCENTRY_FLAG_EN       0x01
83 #define PROCENTRY_FLAG_BP       0x02
84 #define IOAPICENTRY_FLAG_EN     0x01
85
86
87 /* MP Floating Pointer Structure */
88 typedef struct MPFPS {
89         char    signature[4];
90         void   *pap;
91         u_char  length;
92         u_char  spec_rev;
93         u_char  checksum;
94         u_char  mpfb1;
95         u_char  mpfb2;
96         u_char  mpfb3;
97         u_char  mpfb4;
98         u_char  mpfb5;
99 }      *mpfps_t;
100
101 /* MP Configuration Table Header */
102 typedef struct MPCTH {
103         char    signature[4];
104         u_short base_table_length;
105         u_char  spec_rev;
106         u_char  checksum;
107         u_char  oem_id[8];
108         u_char  product_id[12];
109         void   *oem_table_pointer;
110         u_short oem_table_size;
111         u_short entry_count;
112         void   *apic_address;
113         u_short extended_table_length;
114         u_char  extended_table_checksum;
115         u_char  reserved;
116 }      *mpcth_t;
117
118
119 typedef struct PROCENTRY {
120         u_char  type;
121         u_char  apic_id;
122         u_char  apic_version;
123         u_char  cpu_flags;
124         u_long  cpu_signature;
125         u_long  feature_flags;
126         u_long  reserved1;
127         u_long  reserved2;
128 }      *proc_entry_ptr;
129
130 typedef struct BUSENTRY {
131         u_char  type;
132         u_char  bus_id;
133         char    bus_type[6];
134 }      *bus_entry_ptr;
135
136 typedef struct IOAPICENTRY {
137         u_char  type;
138         u_char  apic_id;
139         u_char  apic_version;
140         u_char  apic_flags;
141         void   *apic_address;
142 }      *io_apic_entry_ptr;
143
144 typedef struct INTENTRY {
145         u_char  type;
146         u_char  int_type;
147         u_short int_flags;
148         u_char  src_bus_id;
149         u_char  src_bus_irq;
150         u_char  dst_apic_id;
151         u_char  dst_apic_int;
152 }      *int_entry_ptr;
153
154 /* descriptions of MP basetable entries */
155 typedef struct BASETABLE_ENTRY {
156         u_char  type;
157         u_char  length;
158         char    name[16];
159 }       basetable_entry;
160
161 /*
162  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
163  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
164  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
165  *
166  */
167 #if defined(CHECK_POINTS)
168 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
169 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
170
171 #define CHECK_INIT(D);                          \
172         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
173         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
174         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
175         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
176         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
177         CHECK_WRITE(0x39, (D));
178
179 #define CHECK_PRINT(S);                         \
180         kprintf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n", \
181            (S),                                 \
182            CHECK_READ(0x34),                    \
183            CHECK_READ(0x35),                    \
184            CHECK_READ(0x36),                    \
185            CHECK_READ(0x37),                    \
186            CHECK_READ(0x38),                    \
187            CHECK_READ(0x39));
188
189 #else                           /* CHECK_POINTS */
190
191 #define CHECK_INIT(D)
192 #define CHECK_PRINT(S)
193
194 #endif                          /* CHECK_POINTS */
195
196 /*
197  * Values to send to the POST hardware.
198  */
199 #define MP_BOOTADDRESS_POST     0x10
200 #define MP_PROBE_POST           0x11
201 #define MPTABLE_PASS1_POST      0x12
202
203 #define MP_START_POST           0x13
204 #define MP_ENABLE_POST          0x14
205 #define MPTABLE_PASS2_POST      0x15
206
207 #define START_ALL_APS_POST      0x16
208 #define INSTALL_AP_TRAMP_POST   0x17
209 #define START_AP_POST           0x18
210
211 #define MP_ANNOUNCE_POST        0x19
212
213 static int need_hyperthreading_fixup;
214 static u_int logical_cpus;
215 u_int   logical_cpus_mask;
216
217 /** XXX FIXME: where does this really belong, isa.h/isa.c perhaps? */
218 int     current_postcode;
219
220 /** XXX FIXME: what system files declare these??? */
221 extern struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
222
223 int     bsp_apic_ready = 0;     /* flags useability of BSP apic */
224 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
225 int     mp_nbusses;             /* # of busses */
226 #ifdef APIC_IO
227 int     mp_napics;              /* # of IO APICs */
228 #endif
229 int     boot_cpu_id;            /* designated BSP */
230 vm_offset_t cpu_apic_address;
231 #ifdef APIC_IO
232 vm_offset_t io_apic_address[NAPICID];   /* NAPICID is more than enough */
233 u_int32_t *io_apic_versions;
234 #endif
235 extern  int nkpt;
236
237 u_int32_t cpu_apic_versions[MAXCPU];
238 int64_t tsc0_offset;
239 extern int64_t tsc_offsets[];
240
241 #ifdef APIC_IO
242 struct apic_intmapinfo  int_to_apicintpin[APIC_INTMAPSIZE];
243 #endif
244
245 /*
246  * APIC ID logical/physical mapping structures.
247  * We oversize these to simplify boot-time config.
248  */
249 int     cpu_num_to_apic_id[NAPICID];
250 #ifdef APIC_IO
251 int     io_num_to_apic_id[NAPICID];
252 #endif
253 int     apic_id_to_logical[NAPICID];
254
255 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
256 char *bootSTK;
257 static int bootAP;
258
259 /* Hotwire a 0->4MB V==P mapping */
260 extern pt_entry_t *KPTphys;
261
262 /*
263  * SMP page table page.  Setup by locore to point to a page table
264  * page from which we allocate per-cpu privatespace areas io_apics,
265  * and so forth.
266  */
267
268 #define IO_MAPPING_START_INDEX  \
269                 (SMP_MAXCPU * sizeof(struct privatespace) / PAGE_SIZE)
270
271 extern pt_entry_t *SMPpt;
272 static int SMPpt_alloc_index = IO_MAPPING_START_INDEX;
273
274 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
275
276 /*
277  * Local data and functions.
278  */
279
280 static int      mp_capable;
281 static u_int    boot_address;
282 static u_int    base_memory;
283 static int      mp_finish;
284
285 static mpfps_t  mpfps;
286 static int      search_for_sig(u_int32_t target, int count);
287 static void     mp_enable(u_int boot_addr);
288
289 static void     mptable_hyperthread_fixup(u_int id_mask);
290 static void     mptable_pass1(void);
291 static int      mptable_pass2(void);
292 static void     default_mp_table(int type);
293 static void     fix_mp_table(void);
294 #ifdef APIC_IO
295 static void     setup_apic_irq_mapping(void);
296 static int      apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type);
297 #endif
298 static int      start_all_aps(u_int boot_addr);
299 static void     install_ap_tramp(u_int boot_addr);
300 static int      start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr);
301
302 static cpumask_t smp_startup_mask = 1;  /* which cpus have been started */
303 cpumask_t smp_active_mask = 1;  /* which cpus are ready for IPIs etc? */
304 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RD, &smp_active_mask, 0, "");
305
306 /*
307  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
308  */
309 u_int
310 mp_bootaddress(u_int basemem)
311 {
312         POSTCODE(MP_BOOTADDRESS_POST);
313
314         base_memory = basemem;
315
316         boot_address = base_memory & ~0xfff;    /* round down to 4k boundary */
317         if ((base_memory - boot_address) < bootMP_size)
318                 boot_address -= 4096;   /* not enough, lower by 4k */
319
320         return boot_address;
321 }
322
323
324 /*
325  * Look for an Intel MP spec table (ie, SMP capable hardware).
326  */
327 int
328 mp_probe(void)
329 {
330         int     x;
331         u_long  segment;
332         u_int32_t target;
333  
334         /*
335          * Make sure our SMPpt[] page table is big enough to hold all the
336          * mappings we need.
337          */
338         KKASSERT(IO_MAPPING_START_INDEX < NPTEPG - 2);
339
340         POSTCODE(MP_PROBE_POST);
341
342         /* see if EBDA exists */
343         if ((segment = (u_long) * (u_short *) (KERNBASE + 0x40e)) != 0) {
344                 /* search first 1K of EBDA */
345                 target = (u_int32_t) (segment << 4);
346                 if ((x = search_for_sig(target, 1024 / 4)) >= 0)
347                         goto found;
348         } else {
349                 /* last 1K of base memory, effective 'top of base' passed in */
350                 target = (u_int32_t) (base_memory - 0x400);
351                 if ((x = search_for_sig(target, 1024 / 4)) >= 0)
352                         goto found;
353         }
354
355         /* search the BIOS */
356         target = (u_int32_t) BIOS_BASE;
357         if ((x = search_for_sig(target, BIOS_COUNT)) >= 0)
358                 goto found;
359
360         /* nothing found */
361         mpfps = (mpfps_t)0;
362         mp_capable = 0;
363         return 0;
364
365 found:
366         /*
367          * Calculate needed resources.  We can safely map physical
368          * memory into SMPpt after mptable_pass1() completes.
369          */
370         mpfps = (mpfps_t)x;
371         mptable_pass1();
372
373         /* flag fact that we are running multiple processors */
374         mp_capable = 1;
375         return 1;
376 }
377
378
379 /*
380  * Startup the SMP processors.
381  */
382 void
383 mp_start(void)
384 {
385         POSTCODE(MP_START_POST);
386
387         /* look for MP capable motherboard */
388         if (mp_capable)
389                 mp_enable(boot_address);
390         else
391                 panic("MP hardware not found!");
392 }
393
394
395 /*
396  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
397  */
398 void
399 mp_announce(void)
400 {
401         int     x;
402
403         POSTCODE(MP_ANNOUNCE_POST);
404
405         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor motherboard\n");
406         kprintf(" cpu0 (BSP): apic id: %2d", CPU_TO_ID(0));
407         kprintf(", version: 0x%08x", cpu_apic_versions[0]);
408         kprintf(", at 0x%08x\n", cpu_apic_address);
409         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
410                 kprintf(" cpu%d (AP):  apic id: %2d", x, CPU_TO_ID(x));
411                 kprintf(", version: 0x%08x", cpu_apic_versions[x]);
412                 kprintf(", at 0x%08x\n", cpu_apic_address);
413         }
414
415 #if defined(APIC_IO)
416         for (x = 0; x < mp_napics; ++x) {
417                 kprintf(" io%d (APIC): apic id: %2d", x, IO_TO_ID(x));
418                 kprintf(", version: 0x%08x", io_apic_versions[x]);
419                 kprintf(", at 0x%08x\n", io_apic_address[x]);
420         }
421 #else
422         kprintf(" Warning: APIC I/O disabled\n");
423 #endif  /* APIC_IO */
424 }
425
426 /*
427  * AP cpu's call this to sync up protected mode.
428  *
429  * WARNING!  We must ensure that the cpu is sufficiently initialized to
430  * be able to use to the FP for our optimized bzero/bcopy code before
431  * we enter more mainstream C code.
432  *
433  * WARNING! %fs is not set up on entry.  This routine sets up %fs.
434  */
435 void
436 init_secondary(void)
437 {
438         int     gsel_tss;
439         int     x, myid = bootAP;
440         u_int   cr0;
441         struct mdglobaldata *md;
442         struct privatespace *ps;
443
444         ps = &CPU_prvspace[myid];
445
446         gdt_segs[GPRIV_SEL].ssd_base = (int)ps;
447         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
448                 (int) &ps->mdglobaldata.gd_common_tss;
449         ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace = ps;
450
451         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
452                 ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[myid * NGDT + x].sd);
453         }
454
455         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
456         r_gdt.rd_base = (int) &gdt[myid * NGDT];
457         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
458
459         lidt(&r_idt);
460
461         lldt(_default_ldt);
462         mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
463
464         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
465         gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd.sd_type = SDT_SYS386TSS;
466
467         md = mdcpu;     /* loaded through %fs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
468
469         md->gd_common_tss.tss_esp0 = 0; /* not used until after switch */
470         md->gd_common_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
471         md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
472         md->gd_tss_gdt = &gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd;
473         md->gd_common_tssd = *md->gd_tss_gdt;
474         ltr(gsel_tss);
475
476         /*
477          * Set to a known state:
478          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
479          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
480          */
481         cr0 = rcr0();
482         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
483         load_cr0(cr0);
484         pmap_set_opt();         /* PSE/4MB pages, etc */
485
486         /* set up CPU registers and state */
487         cpu_setregs();
488
489         /* set up FPU state on the AP */
490         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
491
492         /* set up SSE registers */
493         enable_sse();
494 }
495
496 /*******************************************************************
497  * local functions and data
498  */
499
500 /*
501  * start the SMP system
502  */
503 static void
504 mp_enable(u_int boot_addr)
505 {
506         int     x;
507 #if defined(APIC_IO)
508         int     apic;
509         u_int   ux;
510 #endif  /* APIC_IO */
511
512         POSTCODE(MP_ENABLE_POST);
513
514         /* turn on 4MB of V == P addressing so we can get to MP table */
515         *(int *)PTD = PG_V | PG_RW | ((uintptr_t)(void *)KPTphys & PG_FRAME);
516         cpu_invltlb();
517
518         /* examine the MP table for needed info, uses physical addresses */
519         x = mptable_pass2();
520
521         *(int *)PTD = 0;
522         cpu_invltlb();
523
524         /* can't process default configs till the CPU APIC is pmapped */
525         if (x)
526                 default_mp_table(x);
527
528         /* post scan cleanup */
529         fix_mp_table();
530
531 #if defined(APIC_IO)
532
533         setup_apic_irq_mapping();
534
535         /* fill the LOGICAL io_apic_versions table */
536         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic) {
537                 ux = io_apic_read(apic, IOAPIC_VER);
538                 io_apic_versions[apic] = ux;
539                 io_apic_set_id(apic, IO_TO_ID(apic));
540         }
541
542         /* program each IO APIC in the system */
543         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic)
544                 if (io_apic_setup(apic) < 0)
545                         panic("IO APIC setup failure");
546
547 #endif  /* APIC_IO */
548
549         /*
550          * These are required for SMP operation
551          */
552
553         /* install a 'Spurious INTerrupt' vector */
554         setidt(XSPURIOUSINT_OFFSET, Xspuriousint,
555                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
556
557         /* install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
558         setidt(XINVLTLB_OFFSET, Xinvltlb,
559                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
560
561         /* install an inter-CPU IPI for IPIQ messaging */
562         setidt(XIPIQ_OFFSET, Xipiq,
563                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
564
565         /* install a timer vector */
566         setidt(XTIMER_OFFSET, Xtimer,
567                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
568         
569         /* install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
570         setidt(XCPUSTOP_OFFSET, Xcpustop,
571                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
572
573         /* start each Application Processor */
574         start_all_aps(boot_addr);
575 }
576
577
578 /*
579  * look for the MP spec signature
580  */
581
582 /* string defined by the Intel MP Spec as identifying the MP table */
583 #define MP_SIG          0x5f504d5f      /* _MP_ */
584 #define NEXT(X)         ((X) += 4)
585 static int
586 search_for_sig(u_int32_t target, int count)
587 {
588         int     x;
589         u_int32_t *addr = (u_int32_t *) (KERNBASE + target);
590
591         for (x = 0; x < count; NEXT(x))
592                 if (addr[x] == MP_SIG)
593                         /* make array index a byte index */
594                         return (target + (x * sizeof(u_int32_t)));
595
596         return -1;
597 }
598
599
600 static basetable_entry basetable_entry_types[] =
601 {
602         {0, 20, "Processor"},
603         {1, 8, "Bus"},
604         {2, 8, "I/O APIC"},
605         {3, 8, "I/O INT"},
606         {4, 8, "Local INT"}
607 };
608
609 typedef struct BUSDATA {
610         u_char  bus_id;
611         enum busTypes bus_type;
612 }       bus_datum;
613
614 typedef struct INTDATA {
615         u_char  int_type;
616         u_short int_flags;
617         u_char  src_bus_id;
618         u_char  src_bus_irq;
619         u_char  dst_apic_id;
620         u_char  dst_apic_int;
621         u_char  int_vector;
622 }       io_int, local_int;
623
624 typedef struct BUSTYPENAME {
625         u_char  type;
626         char    name[7];
627 }       bus_type_name;
628
629 static bus_type_name bus_type_table[] =
630 {
631         {CBUS, "CBUS"},
632         {CBUSII, "CBUSII"},
633         {EISA, "EISA"},
634         {MCA, "MCA"},
635         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
636         {ISA, "ISA"},
637         {MCA, "MCA"},
638         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
639         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
640         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
641         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
642         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
643         {PCI, "PCI"},
644         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
645         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
646         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
647         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
648         {XPRESS, "XPRESS"},
649         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"}
650 };
651 /* from MP spec v1.4, table 5-1 */
652 static int default_data[7][5] =
653 {
654 /*   nbus, id0, type0, id1, type1 */
655         {1, 0, ISA, 255, 255},
656         {1, 0, EISA, 255, 255},
657         {1, 0, EISA, 255, 255},
658         {1, 0, MCA, 255, 255},
659         {2, 0, ISA, 1, PCI},
660         {2, 0, EISA, 1, PCI},
661         {2, 0, MCA, 1, PCI}
662 };
663
664
665 /* the bus data */
666 static bus_datum *bus_data;
667
668 #ifdef APIC_IO
669 /* the IO INT data, one entry per possible APIC INTerrupt */
670 static io_int  *io_apic_ints;
671 static int nintrs;
672 #endif
673
674 static int processor_entry      (proc_entry_ptr entry, int cpu);
675 static int bus_entry            (bus_entry_ptr entry, int bus);
676 #ifdef APIC_IO
677 static int io_apic_entry        (io_apic_entry_ptr entry, int apic);
678 static int int_entry            (int_entry_ptr entry, int intr);
679 #endif
680 static int lookup_bus_type      (char *name);
681
682
683 /*
684  * 1st pass on motherboard's Intel MP specification table.
685  *
686  * initializes:
687  *      ncpus = 1
688  *
689  * determines:
690  *      cpu_apic_address (common to all CPUs)
691  *      io_apic_address[N]
692  *      mp_naps
693  *      mp_nbusses
694  *      mp_napics
695  *      nintrs
696  */
697 static void
698 mptable_pass1(void)
699 {
700 #ifdef APIC_IO
701         int     x;
702 #endif
703         mpcth_t cth;
704         int     totalSize;
705         void*   position;
706         int     count;
707         int     type;
708         u_int   id_mask;
709
710         POSTCODE(MPTABLE_PASS1_POST);
711
712 #ifdef APIC_IO
713         /* clear various tables */
714         for (x = 0; x < NAPICID; ++x) {
715                 io_apic_address[x] = ~0;        /* IO APIC address table */
716         }
717 #endif
718
719         /* init everything to empty */
720         mp_naps = 0;
721         mp_nbusses = 0;
722 #ifdef APIC_IO
723         mp_napics = 0;
724         nintrs = 0;
725 #endif
726         id_mask = 0;
727
728         /* check for use of 'default' configuration */
729         if (mpfps->mpfb1 != 0) {
730                 /* use default addresses */
731                 cpu_apic_address = DEFAULT_APIC_BASE;
732 #ifdef APIC_IO
733                 io_apic_address[0] = DEFAULT_IO_APIC_BASE;
734 #endif
735
736                 /* fill in with defaults */
737                 mp_naps = 2;            /* includes BSP */
738                 mp_nbusses = default_data[mpfps->mpfb1 - 1][0];
739 #if defined(APIC_IO)
740                 mp_napics = 1;
741                 nintrs = 16;
742 #endif  /* APIC_IO */
743         }
744         else {
745                 if ((cth = mpfps->pap) == 0)
746                         panic("MP Configuration Table Header MISSING!");
747
748                 cpu_apic_address = (vm_offset_t) cth->apic_address;
749
750                 /* walk the table, recording info of interest */
751                 totalSize = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
752                 position = (u_char *) cth + sizeof(struct MPCTH);
753                 count = cth->entry_count;
754
755                 while (count--) {
756                         switch (type = *(u_char *) position) {
757                         case 0: /* processor_entry */
758                                 if (((proc_entry_ptr)position)->cpu_flags
759                                     & PROCENTRY_FLAG_EN) {
760                                         ++mp_naps;
761                                         id_mask |= 1 <<
762                                             ((proc_entry_ptr)position)->apic_id;
763                                 }
764                                 break;
765                         case 1: /* bus_entry */
766                                 ++mp_nbusses;
767                                 break;
768                         case 2: /* io_apic_entry */
769 #ifdef APIC_IO
770                                 if (((io_apic_entry_ptr)position)->apic_flags
771                                         & IOAPICENTRY_FLAG_EN)
772                                         io_apic_address[mp_napics++] =
773                                             (vm_offset_t)((io_apic_entry_ptr)
774                                                 position)->apic_address;
775 #endif
776                                 break;
777                         case 3: /* int_entry */
778 #ifdef APIC_IO
779                                 ++nintrs;
780 #endif
781                                 break;
782                         case 4: /* int_entry */
783                                 break;
784                         default:
785                                 panic("mpfps Base Table HOSED!");
786                                 /* NOTREACHED */
787                         }
788
789                         totalSize -= basetable_entry_types[type].length;
790                         position = (uint8_t *)position +
791                             basetable_entry_types[type].length;
792                 }
793         }
794
795         /* qualify the numbers */
796         if (mp_naps > MAXCPU) {
797                 kprintf("Warning: only using %d of %d available CPUs!\n",
798                         MAXCPU, mp_naps);
799                 mp_naps = MAXCPU;
800         }
801
802         /* See if we need to fixup HT logical CPUs. */
803         mptable_hyperthread_fixup(id_mask);
804         
805         /*
806          * Count the BSP.
807          * This is also used as a counter while starting the APs.
808          */
809         ncpus = 1;
810
811         --mp_naps;      /* subtract the BSP */
812 }
813
814
815 /*
816  * 2nd pass on motherboard's Intel MP specification table.
817  *
818  * sets:
819  *      boot_cpu_id
820  *      ID_TO_IO(N), phy APIC ID to log CPU/IO table
821  *      CPU_TO_ID(N), logical CPU to APIC ID table
822  *      IO_TO_ID(N), logical IO to APIC ID table
823  *      bus_data[N]
824  *      io_apic_ints[N]
825  */
826 static int
827 mptable_pass2(void)
828 {
829         struct PROCENTRY proc;
830         int     x;
831         mpcth_t cth;
832         int     totalSize;
833         void*   position;
834         int     count;
835         int     type;
836         int     apic, bus, cpu, intr;
837         int     i;
838
839         POSTCODE(MPTABLE_PASS2_POST);
840
841         /* Initialize fake proc entry for use with HT fixup. */
842         bzero(&proc, sizeof(proc));
843         proc.type = 0;
844         proc.cpu_flags = PROCENTRY_FLAG_EN;
845
846 #ifdef APIC_IO
847         MALLOC(io_apic_versions, u_int32_t *, sizeof(u_int32_t) * mp_napics,
848             M_DEVBUF, M_WAITOK);
849         MALLOC(ioapic, volatile ioapic_t **, sizeof(ioapic_t *) * mp_napics,
850             M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
851         MALLOC(io_apic_ints, io_int *, sizeof(io_int) * (nintrs + FIXUP_EXTRA_APIC_INTS),
852             M_DEVBUF, M_WAITOK);
853 #endif
854         MALLOC(bus_data, bus_datum *, sizeof(bus_datum) * mp_nbusses,
855             M_DEVBUF, M_WAITOK);
856
857 #ifdef APIC_IO
858         for (i = 0; i < mp_napics; i++) {
859                 ioapic[i] = permanent_io_mapping(io_apic_address[i]);
860         }
861 #endif
862
863         /* clear various tables */
864         for (x = 0; x < NAPICID; ++x) {
865                 CPU_TO_ID(x) = -1;      /* logical CPU to APIC ID table */
866 #ifdef APIC_IO
867                 ID_TO_IO(x) = -1;       /* phy APIC ID to log CPU/IO table */
868                 IO_TO_ID(x) = -1;       /* logical IO to APIC ID table */
869 #endif
870         }
871
872         /* clear bus data table */
873         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
874                 bus_data[x].bus_id = 0xff;
875
876 #ifdef APIC_IO
877         /* clear IO APIC INT table */
878         for (x = 0; x < (nintrs + 1); ++x) {
879                 io_apic_ints[x].int_type = 0xff;
880                 io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
881         }
882 #endif
883
884         /* setup the cpu/apic mapping arrays */
885         boot_cpu_id = -1;
886
887         /* record whether PIC or virtual-wire mode */
888         machintr_setvar_simple(MACHINTR_VAR_IMCR_PRESENT, mpfps->mpfb2 & 0x80);
889
890         /* check for use of 'default' configuration */
891         if (mpfps->mpfb1 != 0)
892                 return mpfps->mpfb1;    /* return default configuration type */
893
894         if ((cth = mpfps->pap) == 0)
895                 panic("MP Configuration Table Header MISSING!");
896
897         /* walk the table, recording info of interest */
898         totalSize = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
899         position = (u_char *) cth + sizeof(struct MPCTH);
900         count = cth->entry_count;
901         apic = bus = intr = 0;
902         cpu = 1;                                /* pre-count the BSP */
903
904         while (count--) {
905                 switch (type = *(u_char *) position) {
906                 case 0:
907                         if (processor_entry(position, cpu))
908                                 ++cpu;
909
910                         if (need_hyperthreading_fixup) {
911                                 /*
912                                  * Create fake mptable processor entries
913                                  * and feed them to processor_entry() to
914                                  * enumerate the logical CPUs.
915                                  */
916                                 proc.apic_id = ((proc_entry_ptr)position)->apic_id;
917                                 for (i = 1; i < logical_cpus; i++) {
918                                         proc.apic_id++;
919                                         processor_entry(&proc, cpu);
920                                         logical_cpus_mask |= (1 << cpu);
921                                         cpu++;
922                                 }
923                         }
924                         break;
925                 case 1:
926                         if (bus_entry(position, bus))
927                                 ++bus;
928                         break;
929                 case 2:
930 #ifdef APIC_IO
931                         if (io_apic_entry(position, apic))
932                                 ++apic;
933 #endif
934                         break;
935                 case 3:
936 #ifdef APIC_IO
937                         if (int_entry(position, intr))
938                                 ++intr;
939 #endif
940                         break;
941                 case 4:
942                         /* int_entry(position); */
943                         break;
944                 default:
945                         panic("mpfps Base Table HOSED!");
946                         /* NOTREACHED */
947                 }
948
949                 totalSize -= basetable_entry_types[type].length;
950                 position = (uint8_t *)position + basetable_entry_types[type].length;
951         }
952
953         if (boot_cpu_id == -1)
954                 panic("NO BSP found!");
955
956         /* report fact that its NOT a default configuration */
957         return 0;
958 }
959
960 /*
961  * Check if we should perform a hyperthreading "fix-up" to
962  * enumerate any logical CPU's that aren't already listed
963  * in the table.
964  *
965  * XXX: We assume that all of the physical CPUs in the
966  * system have the same number of logical CPUs.
967  *
968  * XXX: We assume that APIC ID's are allocated such that
969  * the APIC ID's for a physical processor are aligned
970  * with the number of logical CPU's in the processor.
971  */
972 static void
973 mptable_hyperthread_fixup(u_int id_mask)
974 {
975         u_int i, id;
976
977         /* Nothing to do if there is no HTT support. */
978         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0)
979                 return;
980         logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
981         if (logical_cpus <= 1)
982                 return;
983
984         /*
985          * For each APIC ID of a CPU that is set in the mask,
986          * scan the other candidate APIC ID's for this
987          * physical processor.  If any of those ID's are
988          * already in the table, then kill the fixup.
989          */
990         for (id = 0; id <= MAXCPU; id++) {
991                 if ((id_mask & 1 << id) == 0)
992                         continue;
993                 /* First, make sure we are on a logical_cpus boundary. */
994                 if (id % logical_cpus != 0)
995                         return;
996                 for (i = id + 1; i < id + logical_cpus; i++)
997                         if ((id_mask & 1 << i) != 0)
998                                 return;
999         }
1000
1001         /*
1002          * Ok, the ID's checked out, so enable the fixup.  We have to fixup
1003          * mp_naps right now.
1004          */
1005         need_hyperthreading_fixup = 1;
1006         mp_naps *= logical_cpus;
1007 }
1008
1009 #ifdef APIC_IO
1010
1011 void
1012 assign_apic_irq(int apic, int intpin, int irq)
1013 {
1014         int x;
1015         
1016         if (int_to_apicintpin[irq].ioapic != -1)
1017                 panic("assign_apic_irq: inconsistent table");
1018         
1019         int_to_apicintpin[irq].ioapic = apic;
1020         int_to_apicintpin[irq].int_pin = intpin;
1021         int_to_apicintpin[irq].apic_address = ioapic[apic];
1022         int_to_apicintpin[irq].redirindex = IOAPIC_REDTBL + 2 * intpin;
1023         
1024         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1025                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 || 
1026                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
1027                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
1028                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(apic) &&
1029                     io_apic_ints[x].dst_apic_int == intpin)
1030                         io_apic_ints[x].int_vector = irq;
1031         }
1032 }
1033
1034 void
1035 revoke_apic_irq(int irq)
1036 {
1037         int x;
1038         int oldapic;
1039         int oldintpin;
1040         
1041         if (int_to_apicintpin[irq].ioapic == -1)
1042                 panic("revoke_apic_irq: inconsistent table");
1043         
1044         oldapic = int_to_apicintpin[irq].ioapic;
1045         oldintpin = int_to_apicintpin[irq].int_pin;
1046
1047         int_to_apicintpin[irq].ioapic = -1;
1048         int_to_apicintpin[irq].int_pin = 0;
1049         int_to_apicintpin[irq].apic_address = NULL;
1050         int_to_apicintpin[irq].redirindex = 0;
1051         
1052         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1053                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 || 
1054                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
1055                     io_apic_ints[x].int_vector != 0xff &&
1056                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(oldapic) &&
1057                     io_apic_ints[x].dst_apic_int == oldintpin)
1058                         io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
1059         }
1060 }
1061
1062 /*
1063  * Allocate an IRQ 
1064  */
1065 static void
1066 allocate_apic_irq(int intr)
1067 {
1068         int apic;
1069         int intpin;
1070         int irq;
1071         
1072         if (io_apic_ints[intr].int_vector != 0xff)
1073                 return;         /* Interrupt handler already assigned */
1074         
1075         if (io_apic_ints[intr].int_type != 0 &&
1076             (io_apic_ints[intr].int_type != 3 ||
1077              (io_apic_ints[intr].dst_apic_id == IO_TO_ID(0) &&
1078               io_apic_ints[intr].dst_apic_int == 0)))
1079                 return;         /* Not INT or ExtInt on != (0, 0) */
1080         
1081         irq = 0;
1082         while (irq < APIC_INTMAPSIZE &&
1083                int_to_apicintpin[irq].ioapic != -1)
1084                 irq++;
1085         
1086         if (irq >= APIC_INTMAPSIZE)
1087                 return;         /* No free interrupt handlers */
1088         
1089         apic = ID_TO_IO(io_apic_ints[intr].dst_apic_id);
1090         intpin = io_apic_ints[intr].dst_apic_int;
1091         
1092         assign_apic_irq(apic, intpin, irq);
1093         io_apic_setup_intpin(apic, intpin);
1094 }
1095
1096
1097 static void
1098 swap_apic_id(int apic, int oldid, int newid)
1099 {
1100         int x;
1101         int oapic;
1102         
1103
1104         if (oldid == newid)
1105                 return;                 /* Nothing to do */
1106         
1107         kprintf("Changing APIC ID for IO APIC #%d from %d to %d in MP table\n",
1108                apic, oldid, newid);
1109         
1110         /* Swap physical APIC IDs in interrupt entries */
1111         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1112                 if (io_apic_ints[x].dst_apic_id == oldid)
1113                         io_apic_ints[x].dst_apic_id = newid;
1114                 else if (io_apic_ints[x].dst_apic_id == newid)
1115                         io_apic_ints[x].dst_apic_id = oldid;
1116         }
1117         
1118         /* Swap physical APIC IDs in IO_TO_ID mappings */
1119         for (oapic = 0; oapic < mp_napics; oapic++)
1120                 if (IO_TO_ID(oapic) == newid)
1121                         break;
1122         
1123         if (oapic < mp_napics) {
1124                 kprintf("Changing APIC ID for IO APIC #%d from "
1125                        "%d to %d in MP table\n",
1126                        oapic, newid, oldid);
1127                 IO_TO_ID(oapic) = oldid;
1128         }
1129         IO_TO_ID(apic) = newid;
1130 }
1131
1132
1133 static void
1134 fix_id_to_io_mapping(void)
1135 {
1136         int x;
1137
1138         for (x = 0; x < NAPICID; x++)
1139                 ID_TO_IO(x) = -1;
1140         
1141         for (x = 0; x <= mp_naps; x++)
1142                 if (CPU_TO_ID(x) < NAPICID)
1143                         ID_TO_IO(CPU_TO_ID(x)) = x;
1144         
1145         for (x = 0; x < mp_napics; x++)
1146                 if (IO_TO_ID(x) < NAPICID)
1147                         ID_TO_IO(IO_TO_ID(x)) = x;
1148 }
1149
1150
1151 static int
1152 first_free_apic_id(void)
1153 {
1154         int freeid, x;
1155         
1156         for (freeid = 0; freeid < NAPICID; freeid++) {
1157                 for (x = 0; x <= mp_naps; x++)
1158                         if (CPU_TO_ID(x) == freeid)
1159                                 break;
1160                 if (x <= mp_naps)
1161                         continue;
1162                 for (x = 0; x < mp_napics; x++)
1163                         if (IO_TO_ID(x) == freeid)
1164                                 break;
1165                 if (x < mp_napics)
1166                         continue;
1167                 return freeid;
1168         }
1169         return freeid;
1170 }
1171
1172
1173 static int
1174 io_apic_id_acceptable(int apic, int id)
1175 {
1176         int cpu;                /* Logical CPU number */
1177         int oapic;              /* Logical IO APIC number for other IO APIC */
1178
1179         if (id >= NAPICID)
1180                 return 0;       /* Out of range */
1181         
1182         for (cpu = 0; cpu <= mp_naps; cpu++)
1183                 if (CPU_TO_ID(cpu) == id)
1184                         return 0;       /* Conflict with CPU */
1185         
1186         for (oapic = 0; oapic < mp_napics && oapic < apic; oapic++)
1187                 if (IO_TO_ID(oapic) == id)
1188                         return 0;       /* Conflict with other APIC */
1189         
1190         return 1;               /* ID is acceptable for IO APIC */
1191 }
1192
1193 static
1194 io_int *
1195 io_apic_find_int_entry(int apic, int pin)
1196 {
1197         int     x;
1198
1199         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1200         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1201                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1202                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1203                         return (&io_apic_ints[x]);
1204         }
1205         return NULL;
1206 }
1207
1208 #endif
1209
1210 /*
1211  * parse an Intel MP specification table
1212  */
1213 static void
1214 fix_mp_table(void)
1215 {
1216         int     x;
1217 #ifdef APIC_IO
1218         int     id;
1219         int     apic;           /* IO APIC unit number */
1220         int     freeid;         /* Free physical APIC ID */
1221         int     physid;         /* Current physical IO APIC ID */
1222         io_int *io14;
1223 #endif
1224         int     bus_0 = 0;      /* Stop GCC warning */
1225         int     bus_pci = 0;    /* Stop GCC warning */
1226         int     num_pci_bus;
1227
1228         /*
1229          * Fix mis-numbering of the PCI bus and its INT entries if the BIOS
1230          * did it wrong.  The MP spec says that when more than 1 PCI bus
1231          * exists the BIOS must begin with bus entries for the PCI bus and use
1232          * actual PCI bus numbering.  This implies that when only 1 PCI bus
1233          * exists the BIOS can choose to ignore this ordering, and indeed many
1234          * MP motherboards do ignore it.  This causes a problem when the PCI
1235          * sub-system makes requests of the MP sub-system based on PCI bus
1236          * numbers.     So here we look for the situation and renumber the
1237          * busses and associated INTs in an effort to "make it right".
1238          */
1239
1240         /* find bus 0, PCI bus, count the number of PCI busses */
1241         for (num_pci_bus = 0, x = 0; x < mp_nbusses; ++x) {
1242                 if (bus_data[x].bus_id == 0) {
1243                         bus_0 = x;
1244                 }
1245                 if (bus_data[x].bus_type == PCI) {
1246                         ++num_pci_bus;
1247                         bus_pci = x;
1248                 }
1249         }
1250         /*
1251          * bus_0 == slot of bus with ID of 0
1252          * bus_pci == slot of last PCI bus encountered
1253          */
1254
1255         /* check the 1 PCI bus case for sanity */
1256         /* if it is number 0 all is well */
1257         if (num_pci_bus == 1 &&
1258             bus_data[bus_pci].bus_id != 0) {
1259                 
1260                 /* mis-numbered, swap with whichever bus uses slot 0 */
1261
1262                 /* swap the bus entry types */
1263                 bus_data[bus_pci].bus_type = bus_data[bus_0].bus_type;
1264                 bus_data[bus_0].bus_type = PCI;
1265
1266 #ifdef APIC_IO
1267                 /* swap each relavant INTerrupt entry */
1268                 id = bus_data[bus_pci].bus_id;
1269                 for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1270                         if (io_apic_ints[x].src_bus_id == id) {
1271                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = 0;
1272                         }
1273                         else if (io_apic_ints[x].src_bus_id == 0) {
1274                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = id;
1275                         }
1276                 }
1277 #endif
1278         }
1279
1280 #ifdef APIC_IO
1281         /* Assign IO APIC IDs.
1282          * 
1283          * First try the existing ID. If a conflict is detected, try
1284          * the ID in the MP table.  If a conflict is still detected, find
1285          * a free id.
1286          *
1287          * We cannot use the ID_TO_IO table before all conflicts has been
1288          * resolved and the table has been corrected.
1289          */
1290         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic) { /* For all IO APICs */
1291                 
1292                 /* First try to use the value set by the BIOS */
1293                 physid = io_apic_get_id(apic);
1294                 if (io_apic_id_acceptable(apic, physid)) {
1295                         if (IO_TO_ID(apic) != physid)
1296                                 swap_apic_id(apic, IO_TO_ID(apic), physid);
1297                         continue;
1298                 }
1299
1300                 /* Then check if the value in the MP table is acceptable */
1301                 if (io_apic_id_acceptable(apic, IO_TO_ID(apic)))
1302                         continue;
1303
1304                 /* Last resort, find a free APIC ID and use it */
1305                 freeid = first_free_apic_id();
1306                 if (freeid >= NAPICID)
1307                         panic("No free physical APIC IDs found");
1308                 
1309                 if (io_apic_id_acceptable(apic, freeid)) {
1310                         swap_apic_id(apic, IO_TO_ID(apic), freeid);
1311                         continue;
1312                 }
1313                 panic("Free physical APIC ID not usable");
1314         }
1315         fix_id_to_io_mapping();
1316 #endif
1317
1318 #ifdef APIC_IO
1319         /* detect and fix broken Compaq MP table */
1320         if (apic_int_type(0, 0) == -1) {
1321                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: 8259->APIC entry missing!\n");
1322                 io_apic_ints[nintrs].int_type = 3;      /* ExtInt */
1323                 io_apic_ints[nintrs].int_vector = 0xff; /* Unassigned */
1324                 /* XXX fixme, set src bus id etc, but it doesn't seem to hurt */
1325                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_id = IO_TO_ID(0);
1326                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_int = 0;  /* Pin 0 */
1327                 nintrs++;
1328         } else if (apic_int_type(0, 0) == 0) {
1329                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: ExtINT entry corrupt!\n");
1330                 for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1331                         if ((0 == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1332                             (0 == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
1333                                 io_apic_ints[x].int_type = 3;
1334                                 io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
1335                                 break;
1336                         }
1337         }
1338
1339         /*
1340          * Fix missing IRQ 15 when IRQ 14 is an ISA interrupt.  IDE
1341          * controllers universally come in pairs.  If IRQ 14 is specified
1342          * as an ISA interrupt, then IRQ 15 had better be too.
1343          *
1344          * [ Shuttle XPC / AMD Athlon X2 ]
1345          *      The MPTable is missing an entry for IRQ 15.  Note that the
1346          *      ACPI table has an entry for both 14 and 15.
1347          */
1348         if (apic_int_type(0, 14) == 0 && apic_int_type(0, 15) == -1) {
1349                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: IRQ 15 not ISA when IRQ 14 is!\n");
1350                 io14 = io_apic_find_int_entry(0, 14);
1351                 io_apic_ints[nintrs] = *io14;
1352                 io_apic_ints[nintrs].src_bus_irq = 15;
1353                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_int = 15;
1354                 nintrs++;
1355         }
1356 #endif
1357 }
1358
1359 #ifdef APIC_IO
1360
1361 /* Assign low level interrupt handlers */
1362 static void
1363 setup_apic_irq_mapping(void)
1364 {
1365         int     x;
1366         int     int_vector;
1367
1368         /* Clear array */
1369         for (x = 0; x < APIC_INTMAPSIZE; x++) {
1370                 int_to_apicintpin[x].ioapic = -1;
1371                 int_to_apicintpin[x].int_pin = 0;
1372                 int_to_apicintpin[x].apic_address = NULL;
1373                 int_to_apicintpin[x].redirindex = 0;
1374         }
1375
1376         /* First assign ISA/EISA interrupts */
1377         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1378                 int_vector = io_apic_ints[x].src_bus_irq;
1379                 if (int_vector < APIC_INTMAPSIZE &&
1380                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff && 
1381                     int_to_apicintpin[int_vector].ioapic == -1 &&
1382                     (apic_int_is_bus_type(x, ISA) ||
1383                      apic_int_is_bus_type(x, EISA)) &&
1384                     io_apic_ints[x].int_type == 0) {
1385                         assign_apic_irq(ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id), 
1386                                         io_apic_ints[x].dst_apic_int,
1387                                         int_vector);
1388                 }
1389         }
1390
1391         /* Assign ExtInt entry if no ISA/EISA interrupt 0 entry */
1392         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1393                 if (io_apic_ints[x].dst_apic_int == 0 &&
1394                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(0) &&
1395                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff && 
1396                     int_to_apicintpin[0].ioapic == -1 &&
1397                     io_apic_ints[x].int_type == 3) {
1398                         assign_apic_irq(0, 0, 0);
1399                         break;
1400                 }
1401         }
1402         /* PCI interrupt assignment is deferred */
1403 }
1404
1405 #endif
1406
1407 static int
1408 processor_entry(proc_entry_ptr entry, int cpu)
1409 {
1410         /* check for usability */
1411         if (!(entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN))
1412                 return 0;
1413
1414         if(entry->apic_id >= NAPICID)
1415                 panic("CPU APIC ID out of range (0..%d)", NAPICID - 1);
1416         /* check for BSP flag */
1417         if (entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
1418                 boot_cpu_id = entry->apic_id;
1419                 CPU_TO_ID(0) = entry->apic_id;
1420                 ID_TO_CPU(entry->apic_id) = 0;
1421                 return 0;       /* its already been counted */
1422         }
1423
1424         /* add another AP to list, if less than max number of CPUs */
1425         else if (cpu < MAXCPU) {
1426                 CPU_TO_ID(cpu) = entry->apic_id;
1427                 ID_TO_CPU(entry->apic_id) = cpu;
1428                 return 1;
1429         }
1430
1431         return 0;
1432 }
1433
1434
1435 static int
1436 bus_entry(bus_entry_ptr entry, int bus)
1437 {
1438         int     x;
1439         char    c, name[8];
1440
1441         /* encode the name into an index */
1442         for (x = 0; x < 6; ++x) {
1443                 if ((c = entry->bus_type[x]) == ' ')
1444                         break;
1445                 name[x] = c;
1446         }
1447         name[x] = '\0';
1448
1449         if ((x = lookup_bus_type(name)) == UNKNOWN_BUSTYPE)
1450                 panic("unknown bus type: '%s'", name);
1451
1452         bus_data[bus].bus_id = entry->bus_id;
1453         bus_data[bus].bus_type = x;
1454
1455         return 1;
1456 }
1457
1458 #ifdef APIC_IO
1459
1460 static int
1461 io_apic_entry(io_apic_entry_ptr entry, int apic)
1462 {
1463         if (!(entry->apic_flags & IOAPICENTRY_FLAG_EN))
1464                 return 0;
1465
1466         IO_TO_ID(apic) = entry->apic_id;
1467         if (entry->apic_id < NAPICID)
1468                 ID_TO_IO(entry->apic_id) = apic;
1469
1470         return 1;
1471 }
1472
1473 #endif
1474
1475 static int
1476 lookup_bus_type(char *name)
1477 {
1478         int     x;
1479
1480         for (x = 0; x < MAX_BUSTYPE; ++x)
1481                 if (strcmp(bus_type_table[x].name, name) == 0)
1482                         return bus_type_table[x].type;
1483
1484         return UNKNOWN_BUSTYPE;
1485 }
1486
1487 #ifdef APIC_IO
1488
1489 static int
1490 int_entry(int_entry_ptr entry, int intr)
1491 {
1492         int apic;
1493
1494         io_apic_ints[intr].int_type = entry->int_type;
1495         io_apic_ints[intr].int_flags = entry->int_flags;
1496         io_apic_ints[intr].src_bus_id = entry->src_bus_id;
1497         io_apic_ints[intr].src_bus_irq = entry->src_bus_irq;
1498         if (entry->dst_apic_id == 255) {
1499                 /* This signal goes to all IO APICS.  Select an IO APIC
1500                    with sufficient number of interrupt pins */
1501                 for (apic = 0; apic < mp_napics; apic++)
1502                         if (((io_apic_read(apic, IOAPIC_VER) & 
1503                               IOART_VER_MAXREDIR) >> MAXREDIRSHIFT) >= 
1504                             entry->dst_apic_int)
1505                                 break;
1506                 if (apic < mp_napics)
1507                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = IO_TO_ID(apic);
1508                 else
1509                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1510         } else
1511                 io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1512         io_apic_ints[intr].dst_apic_int = entry->dst_apic_int;
1513
1514         return 1;
1515 }
1516
1517 static int
1518 apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type)
1519 {
1520         int     bus;
1521
1522         for (bus = 0; bus < mp_nbusses; ++bus)
1523                 if ((bus_data[bus].bus_id == io_apic_ints[intr].src_bus_id)
1524                     && ((int) bus_data[bus].bus_type == bus_type))
1525                         return 1;
1526
1527         return 0;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Given a traditional ISA INT mask, return an APIC mask.
1532  */
1533 u_int
1534 isa_apic_mask(u_int isa_mask)
1535 {
1536         int isa_irq;
1537         int apic_pin;
1538
1539 #if defined(SKIP_IRQ15_REDIRECT)
1540         if (isa_mask == (1 << 15)) {
1541                 kprintf("skipping ISA IRQ15 redirect\n");
1542                 return isa_mask;
1543         }
1544 #endif  /* SKIP_IRQ15_REDIRECT */
1545
1546         isa_irq = ffs(isa_mask);                /* find its bit position */
1547         if (isa_irq == 0)                       /* doesn't exist */
1548                 return 0;
1549         --isa_irq;                              /* make it zero based */
1550
1551         apic_pin = isa_apic_irq(isa_irq);       /* look for APIC connection */
1552         if (apic_pin == -1)
1553                 return 0;
1554
1555         return (1 << apic_pin);                 /* convert pin# to a mask */
1556 }
1557
1558 /*
1559  * Determine which APIC pin an ISA/EISA INT is attached to.
1560  */
1561 #define INTTYPE(I)      (io_apic_ints[(I)].int_type)
1562 #define INTPIN(I)       (io_apic_ints[(I)].dst_apic_int)
1563 #define INTIRQ(I)       (io_apic_ints[(I)].int_vector)
1564 #define INTAPIC(I)      (ID_TO_IO(io_apic_ints[(I)].dst_apic_id))
1565
1566 #define SRCBUSIRQ(I)    (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq)
1567 int
1568 isa_apic_irq(int isa_irq)
1569 {
1570         int     intr;
1571
1572         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1573                 if (INTTYPE(intr) == 0) {               /* standard INT */
1574                         if (SRCBUSIRQ(intr) == isa_irq) {
1575                                 if (apic_int_is_bus_type(intr, ISA) ||
1576                                     apic_int_is_bus_type(intr, EISA)) {
1577                                         if (INTIRQ(intr) == 0xff)
1578                                                 return -1; /* unassigned */
1579                                         return INTIRQ(intr);    /* found */
1580                                 }
1581                         }
1582                 }
1583         }
1584         return -1;                                      /* NOT found */
1585 }
1586
1587
1588 /*
1589  * Determine which APIC pin a PCI INT is attached to.
1590  */
1591 #define SRCBUSID(I)     (io_apic_ints[(I)].src_bus_id)
1592 #define SRCBUSDEVICE(I) ((io_apic_ints[(I)].src_bus_irq >> 2) & 0x1f)
1593 #define SRCBUSLINE(I)   (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq & 0x03)
1594 int
1595 pci_apic_irq(int pciBus, int pciDevice, int pciInt)
1596 {
1597         int     intr;
1598
1599         --pciInt;                                       /* zero based */
1600
1601         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1602                 if ((INTTYPE(intr) == 0)                /* standard INT */
1603                     && (SRCBUSID(intr) == pciBus)
1604                     && (SRCBUSDEVICE(intr) == pciDevice)
1605                     && (SRCBUSLINE(intr) == pciInt)) {  /* a candidate IRQ */
1606                         if (apic_int_is_bus_type(intr, PCI)) {
1607                                 if (INTIRQ(intr) == 0xff)
1608                                         allocate_apic_irq(intr);
1609                                 if (INTIRQ(intr) == 0xff)
1610                                         return -1;      /* unassigned */
1611                                 return INTIRQ(intr);    /* exact match */
1612                         }
1613                 }
1614         }
1615
1616         return -1;                                      /* NOT found */
1617 }
1618
1619 int
1620 next_apic_irq(int irq) 
1621 {
1622         int intr, ointr;
1623         int bus, bustype;
1624
1625         bus = 0;
1626         bustype = 0;
1627         for (intr = 0; intr < nintrs; intr++) {
1628                 if (INTIRQ(intr) != irq || INTTYPE(intr) != 0)
1629                         continue;
1630                 bus = SRCBUSID(intr);
1631                 bustype = apic_bus_type(bus);
1632                 if (bustype != ISA &&
1633                     bustype != EISA &&
1634                     bustype != PCI)
1635                         continue;
1636                 break;
1637         }
1638         if (intr >= nintrs) {
1639                 return -1;
1640         }
1641         for (ointr = intr + 1; ointr < nintrs; ointr++) {
1642                 if (INTTYPE(ointr) != 0)
1643                         continue;
1644                 if (bus != SRCBUSID(ointr))
1645                         continue;
1646                 if (bustype == PCI) {
1647                         if (SRCBUSDEVICE(intr) != SRCBUSDEVICE(ointr))
1648                                 continue;
1649                         if (SRCBUSLINE(intr) != SRCBUSLINE(ointr))
1650                                 continue;
1651                 }
1652                 if (bustype == ISA || bustype == EISA) {
1653                         if (SRCBUSIRQ(intr) != SRCBUSIRQ(ointr))
1654                                 continue;
1655                 }
1656                 if (INTPIN(intr) == INTPIN(ointr))
1657                         continue;
1658                 break;
1659         }
1660         if (ointr >= nintrs) {
1661                 return -1;
1662         }
1663         return INTIRQ(ointr);
1664 }
1665 #undef SRCBUSLINE
1666 #undef SRCBUSDEVICE
1667 #undef SRCBUSID
1668 #undef SRCBUSIRQ
1669
1670 #undef INTPIN
1671 #undef INTIRQ
1672 #undef INTAPIC
1673 #undef INTTYPE
1674
1675 #endif
1676
1677 /*
1678  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect an ISA INTerrupt.
1679  *
1680  * XXX FIXME:
1681  *  Exactly what this means is unclear at this point.  It is a solution
1682  *  for motherboards that redirect the MBIRQ0 pin.  Generically a motherboard
1683  *  could route any of the ISA INTs to upper (>15) IRQ values.  But most would
1684  *  NOT be redirected via MBIRQ0, thus "undirect()ing" them would NOT be an
1685  *  option.
1686  */
1687 int
1688 undirect_isa_irq(int rirq)
1689 {
1690 #if defined(READY)
1691         if (bootverbose)
1692             kprintf("Freeing redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1693         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1694         return /* XXX */;
1695 #else
1696         if (bootverbose)
1697             kprintf("Freeing (NOT implemented) redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1698         return 0;
1699 #endif  /* READY */
1700 }
1701
1702
1703 /*
1704  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect a PCI INTerrupt
1705  */
1706 int
1707 undirect_pci_irq(int rirq)
1708 {
1709 #if defined(READY)
1710         if (bootverbose)
1711                 kprintf("Freeing redirected PCI irq %d.\n", rirq);
1712
1713         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1714         return /* XXX */;
1715 #else
1716         if (bootverbose)
1717                 kprintf("Freeing (NOT implemented) redirected PCI irq %d.\n",
1718                        rirq);
1719         return 0;
1720 #endif  /* READY */
1721 }
1722
1723
1724 /*
1725  * given a bus ID, return:
1726  *  the bus type if found
1727  *  -1 if NOT found
1728  */
1729 int
1730 apic_bus_type(int id)
1731 {
1732         int     x;
1733
1734         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
1735                 if (bus_data[x].bus_id == id)
1736                         return bus_data[x].bus_type;
1737
1738         return -1;
1739 }
1740
1741 #ifdef APIC_IO
1742
1743 /*
1744  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1745  *  the associated src bus ID if found
1746  *  -1 if NOT found
1747  */
1748 int
1749 apic_src_bus_id(int apic, int pin)
1750 {
1751         int     x;
1752
1753         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1754         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1755                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1756                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1757                         return (io_apic_ints[x].src_bus_id);
1758
1759         return -1;              /* NOT found */
1760 }
1761
1762 /*
1763  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1764  *  the associated src bus IRQ if found
1765  *  -1 if NOT found
1766  */
1767 int
1768 apic_src_bus_irq(int apic, int pin)
1769 {
1770         int     x;
1771
1772         for (x = 0; x < nintrs; x++)
1773                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1774                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1775                         return (io_apic_ints[x].src_bus_irq);
1776
1777         return -1;              /* NOT found */
1778 }
1779
1780
1781 /*
1782  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1783  *  the associated INTerrupt type if found
1784  *  -1 if NOT found
1785  */
1786 int
1787 apic_int_type(int apic, int pin)
1788 {
1789         int     x;
1790
1791         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1792         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1793                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1794                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1795                         return (io_apic_ints[x].int_type);
1796         }
1797         return -1;              /* NOT found */
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Return the IRQ associated with an APIC pin
1802  */
1803 int 
1804 apic_irq(int apic, int pin)
1805 {
1806         int x;
1807         int res;
1808
1809         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1810                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1811                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
1812                         res = io_apic_ints[x].int_vector;
1813                         if (res == 0xff)
1814                                 return -1;
1815                         if (apic != int_to_apicintpin[res].ioapic)
1816                                 panic("apic_irq: inconsistent table %d/%d", apic, int_to_apicintpin[res].ioapic);
1817                         if (pin != int_to_apicintpin[res].int_pin)
1818                                 panic("apic_irq inconsistent table (2)");
1819                         return res;
1820                 }
1821         }
1822         return -1;
1823 }
1824
1825
1826 /*
1827  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1828  *  the associated trigger mode if found
1829  *  -1 if NOT found
1830  */
1831 int
1832 apic_trigger(int apic, int pin)
1833 {
1834         int     x;
1835
1836         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1837         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1838                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1839                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1840                         return ((io_apic_ints[x].int_flags >> 2) & 0x03);
1841
1842         return -1;              /* NOT found */
1843 }
1844
1845
1846 /*
1847  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1848  *  the associated 'active' level if found
1849  *  -1 if NOT found
1850  */
1851 int
1852 apic_polarity(int apic, int pin)
1853 {
1854         int     x;
1855
1856         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1857         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1858                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1859                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1860                         return (io_apic_ints[x].int_flags & 0x03);
1861
1862         return -1;              /* NOT found */
1863 }
1864
1865 #endif
1866
1867 /*
1868  * set data according to MP defaults
1869  * FIXME: probably not complete yet...
1870  */
1871 static void
1872 default_mp_table(int type)
1873 {
1874         int     ap_cpu_id;
1875 #if defined(APIC_IO)
1876         int     io_apic_id;
1877         int     pin;
1878 #endif  /* APIC_IO */
1879
1880 #if 0
1881         kprintf("  MP default config type: %d\n", type);
1882         switch (type) {
1883         case 1:
1884                 kprintf("   bus: ISA, APIC: 82489DX\n");
1885                 break;
1886         case 2:
1887                 kprintf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1888                 break;
1889         case 3:
1890                 kprintf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1891                 break;
1892         case 4:
1893                 kprintf("   bus: MCA, APIC: 82489DX\n");
1894                 break;
1895         case 5:
1896                 kprintf("   bus: ISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1897                 break;
1898         case 6:
1899                 kprintf("   bus: EISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1900                 break;
1901         case 7:
1902                 kprintf("   bus: MCA+PCI, APIC: Integrated\n");
1903                 break;
1904         default:
1905                 kprintf("   future type\n");
1906                 break;
1907                 /* NOTREACHED */
1908         }
1909 #endif  /* 0 */
1910
1911         boot_cpu_id = (lapic.id & APIC_ID_MASK) >> 24;
1912         ap_cpu_id = (boot_cpu_id == 0) ? 1 : 0;
1913
1914         /* BSP */
1915         CPU_TO_ID(0) = boot_cpu_id;
1916         ID_TO_CPU(boot_cpu_id) = 0;
1917
1918         /* one and only AP */
1919         CPU_TO_ID(1) = ap_cpu_id;
1920         ID_TO_CPU(ap_cpu_id) = 1;
1921
1922 #if defined(APIC_IO)
1923         /* one and only IO APIC */
1924         io_apic_id = (io_apic_read(0, IOAPIC_ID) & APIC_ID_MASK) >> 24;
1925
1926         /*
1927          * sanity check, refer to MP spec section 3.6.6, last paragraph
1928          * necessary as some hardware isn't properly setting up the IO APIC
1929          */
1930 #if defined(REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE)
1931         if (io_apic_id != 2) {
1932 #else
1933         if ((io_apic_id == 0) || (io_apic_id == 1) || (io_apic_id == 15)) {
1934 #endif  /* REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE */
1935                 io_apic_set_id(0, 2);
1936                 io_apic_id = 2;
1937         }
1938         IO_TO_ID(0) = io_apic_id;
1939         ID_TO_IO(io_apic_id) = 0;
1940 #endif  /* APIC_IO */
1941
1942         /* fill out bus entries */
1943         switch (type) {
1944         case 1:
1945         case 2:
1946         case 3:
1947         case 4:
1948         case 5:
1949         case 6:
1950         case 7:
1951                 bus_data[0].bus_id = default_data[type - 1][1];
1952                 bus_data[0].bus_type = default_data[type - 1][2];
1953                 bus_data[1].bus_id = default_data[type - 1][3];
1954                 bus_data[1].bus_type = default_data[type - 1][4];
1955                 break;
1956
1957         /* case 4: case 7:                 MCA NOT supported */
1958         default:                /* illegal/reserved */
1959                 panic("BAD default MP config: %d", type);
1960                 /* NOTREACHED */
1961         }
1962
1963 #if defined(APIC_IO)
1964         /* general cases from MP v1.4, table 5-2 */
1965         for (pin = 0; pin < 16; ++pin) {
1966                 io_apic_ints[pin].int_type = 0;
1967                 io_apic_ints[pin].int_flags = 0x05;     /* edge/active-hi */
1968                 io_apic_ints[pin].src_bus_id = 0;
1969                 io_apic_ints[pin].src_bus_irq = pin;    /* IRQ2 caught below */
1970                 io_apic_ints[pin].dst_apic_id = io_apic_id;
1971                 io_apic_ints[pin].dst_apic_int = pin;   /* 1-to-1 */
1972         }
1973
1974         /* special cases from MP v1.4, table 5-2 */
1975         if (type == 2) {
1976                 io_apic_ints[2].int_type = 0xff;        /* N/C */
1977                 io_apic_ints[13].int_type = 0xff;       /* N/C */
1978 #if !defined(APIC_MIXED_MODE)
1979                 /** FIXME: ??? */
1980                 panic("sorry, can't support type 2 default yet");
1981 #endif  /* APIC_MIXED_MODE */
1982         }
1983         else
1984                 io_apic_ints[2].src_bus_irq = 0;        /* ISA IRQ0 is on APIC INT 2 */
1985
1986         if (type == 7)
1987                 io_apic_ints[0].int_type = 0xff;        /* N/C */
1988         else
1989                 io_apic_ints[0].int_type = 3;   /* vectored 8259 */
1990 #endif  /* APIC_IO */
1991 }
1992
1993 /*
1994  * Map a physical memory address representing I/O into KVA.  The I/O
1995  * block is assumed not to cross a page boundary.
1996  */
1997 void *
1998 permanent_io_mapping(vm_paddr_t pa)
1999 {
2000         vm_offset_t vaddr;
2001         int pgeflag;
2002         int i;
2003
2004         KKASSERT(pa < 0x100000000LL);
2005
2006         pgeflag = 0;    /* not used for SMP yet */
2007
2008         /*
2009          * If the requested physical address has already been incidently
2010          * mapped, just use the existing mapping.  Otherwise create a new
2011          * mapping.
2012          */
2013         for (i = IO_MAPPING_START_INDEX; i < SMPpt_alloc_index; ++i) {
2014                 if (((vm_offset_t)SMPpt[i] & PG_FRAME) ==
2015                     ((vm_offset_t)pa & PG_FRAME)) {
2016                         break;
2017                 }
2018         }
2019         if (i == SMPpt_alloc_index) {
2020                 if (i == NPTEPG - 2) {
2021                         panic("permanent_io_mapping: We ran out of space"
2022                               " in SMPpt[]!");
2023                 }
2024                 SMPpt[i] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | pgeflag |
2025                            ((vm_offset_t)pa & PG_FRAME));
2026                 ++SMPpt_alloc_index;
2027         }
2028         vaddr = (vm_offset_t)CPU_prvspace + (i * PAGE_SIZE) +
2029                 ((vm_offset_t)pa & PAGE_MASK);
2030         return ((void *)vaddr);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * start each AP in our list
2035  */
2036 static int
2037 start_all_aps(u_int boot_addr)
2038 {
2039         int     x, i, pg;
2040         int     shift;
2041         u_char  mpbiosreason;
2042         u_long  mpbioswarmvec;
2043         struct mdglobaldata *gd;
2044         struct privatespace *ps;
2045         char *stack;
2046         uintptr_t kptbase;
2047
2048         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
2049
2050         /* Initialize BSP's local APIC */
2051         apic_initialize(TRUE);
2052         bsp_apic_ready = 1;
2053
2054         /* install the AP 1st level boot code */
2055         install_ap_tramp(boot_addr);
2056
2057
2058         /* save the current value of the warm-start vector */
2059         mpbioswarmvec = *((u_long *) WARMBOOT_OFF);
2060         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2061         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
2062
2063         /* set up temporary P==V mapping for AP boot */
2064         /* XXX this is a hack, we should boot the AP on its own stack/PTD */
2065         kptbase = (uintptr_t)(void *)KPTphys;
2066         for (x = 0; x < NKPT; x++) {
2067                 PTD[x] = (pd_entry_t)(PG_V | PG_RW |
2068                     ((kptbase + x * PAGE_SIZE) & PG_FRAME));
2069         }
2070         cpu_invltlb();
2071
2072         /* start each AP */
2073         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
2074
2075                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
2076
2077                 /* first page of AP's private space */
2078                 pg = x * i386_btop(sizeof(struct privatespace));
2079
2080                 /* allocate new private data page(s) */
2081                 gd = (struct mdglobaldata *)kmem_alloc(&kernel_map, 
2082                                 MDGLOBALDATA_BASEALLOC_SIZE);
2083                 /* wire it into the private page table page */
2084                 for (i = 0; i < MDGLOBALDATA_BASEALLOC_SIZE; i += PAGE_SIZE) {
2085                         SMPpt[pg + i / PAGE_SIZE] = (pt_entry_t)
2086                             (PG_V | PG_RW | vtophys_pte((char *)gd + i));
2087                 }
2088                 pg += MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
2089
2090                 SMPpt[pg + 0] = 0;              /* *gd_CMAP1 */
2091                 SMPpt[pg + 1] = 0;              /* *gd_CMAP2 */
2092                 SMPpt[pg + 2] = 0;              /* *gd_CMAP3 */
2093                 SMPpt[pg + 3] = 0;              /* *gd_PMAP1 */
2094
2095                 /* allocate and set up an idle stack data page */
2096                 stack = (char *)kmem_alloc(&kernel_map, UPAGES*PAGE_SIZE);
2097                 for (i = 0; i < UPAGES; i++) {
2098                         SMPpt[pg + 4 + i] = (pt_entry_t)
2099                             (PG_V | PG_RW | vtophys_pte(PAGE_SIZE * i + stack));
2100                 }
2101
2102                 gd = &CPU_prvspace[x].mdglobaldata;     /* official location */
2103                 bzero(gd, sizeof(*gd));
2104                 gd->mi.gd_prvspace = ps = &CPU_prvspace[x];
2105
2106                 /* prime data page for it to use */
2107                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
2108                 cpu_gdinit(gd, x);
2109                 gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
2110                 gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
2111                 gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
2112                 gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
2113                 gd->gd_CADDR1 = ps->CPAGE1;
2114                 gd->gd_CADDR2 = ps->CPAGE2;
2115                 gd->gd_CADDR3 = ps->CPAGE3;
2116                 gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)ps->PPAGE1;
2117                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
2118                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
2119
2120                 /* setup a vector to our boot code */
2121                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
2122                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
2123                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2124                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
2125
2126                 /*
2127                  * Setup the AP boot stack
2128                  */
2129                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES*PAGE_SIZE/2];
2130                 bootAP = x;
2131
2132                 /* attempt to start the Application Processor */
2133                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
2134                 if (!start_ap(gd, boot_addr)) {
2135                         kprintf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", x, CPU_TO_ID(x));
2136                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
2137                         /* better panic as the AP may be running loose */
2138                         kprintf("panic y/n? [y] ");
2139                         if (cngetc() != 'n')
2140                                 panic("bye-bye");
2141                 }
2142                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
2143
2144                 /* record its version info */
2145                 cpu_apic_versions[x] = cpu_apic_versions[0];
2146         }
2147
2148         /* set ncpus to 1 + highest logical cpu.  Not all may have come up */
2149         ncpus = x;
2150
2151         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
2152         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
2153                 ;
2154         --shift;
2155         ncpus2_shift = shift;
2156         ncpus2 = 1 << shift;
2157         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
2158
2159         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
2160         if ((1 << shift) < ncpus)
2161                 ++shift;
2162         ncpus_fit = 1 << shift;
2163         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
2164
2165         /* build our map of 'other' CPUs */
2166         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
2167         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
2168         bzero(mycpu->gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
2169
2170         /* fill in our (BSP) APIC version */
2171         cpu_apic_versions[0] = lapic.version;
2172
2173         /* restore the warmstart vector */
2174         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
2175         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2176         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
2177
2178         /*
2179          * NOTE!  The idlestack for the BSP was setup by locore.  Finish
2180          * up, clean out the P==V mapping we did earlier.
2181          */
2182         for (x = 0; x < NKPT; x++)
2183                 PTD[x] = 0;
2184         pmap_set_opt();
2185
2186         /* number of APs actually started */
2187         return ncpus - 1;
2188 }
2189
2190
2191 /*
2192  * load the 1st level AP boot code into base memory.
2193  */
2194
2195 /* targets for relocation */
2196 extern void bigJump(void);
2197 extern void bootCodeSeg(void);
2198 extern void bootDataSeg(void);
2199 extern void MPentry(void);
2200 extern u_int MP_GDT;
2201 extern u_int mp_gdtbase;
2202
2203 static void
2204 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
2205 {
2206         int     x;
2207         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
2208         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
2209         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
2210         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
2211         u_int8_t *dst8;
2212         u_int16_t *dst16;
2213         u_int32_t *dst32;
2214
2215         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
2216
2217         for (x = 0; x < size; ++x)
2218                 *dst++ = *src++;
2219
2220         /*
2221          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
2222          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
2223          * to mpboot.s might require changes here.
2224          */
2225
2226         /* boot code is located in KERNEL space */
2227         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
2228
2229         /* modify the lgdt arg */
2230         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
2231         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
2232
2233         /* modify the ljmp target for MPentry() */
2234         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
2235         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
2236
2237         /* modify the target for boot code segment */
2238         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
2239         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
2240         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
2241         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
2242
2243         /* modify the target for boot data segment */
2244         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
2245         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
2246         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
2247         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
2248 }
2249
2250
2251 /*
2252  * this function starts the AP (application processor) identified
2253  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
2254  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
2255  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
2256  * but it seems to work.
2257  *
2258  * NOTE: eventually an AP gets to ap_init(), which is called just 
2259  * before the AP goes into the LWKT scheduler's idle loop.
2260  */
2261 static int
2262 start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr)
2263 {
2264         int     physical_cpu;
2265         int     vector;
2266         u_long  icr_lo, icr_hi;
2267
2268         POSTCODE(START_AP_POST);
2269
2270         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
2271         physical_cpu = CPU_TO_ID(gd->mi.gd_cpuid);
2272
2273         /* calculate the vector */
2274         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
2275
2276         /* Make sure the target cpu sees everything */
2277         wbinvd();
2278
2279         /*
2280          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
2281          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
2282          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
2283          * ignored.
2284          */
2285
2286         /* setup the address for the target AP */
2287         icr_hi = lapic.icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
2288         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
2289         lapic.icr_hi = icr_hi;
2290
2291         /* do an INIT IPI: assert RESET */
2292         icr_lo = lapic.icr_lo & 0xfff00000;
2293         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x0000c500;
2294
2295         /* wait for pending status end */
2296         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2297                  /* spin */ ;
2298
2299         /* do an INIT IPI: deassert RESET */
2300         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
2301
2302         /* wait for pending status end */
2303         u_sleep(10000);         /* wait ~10mS */
2304         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2305                  /* spin */ ;
2306
2307         /*
2308          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
2309          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
2310          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
2311          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
2312          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
2313          * will run.
2314          */
2315
2316         /* do a STARTUP IPI */
2317         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2318         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2319                  /* spin */ ;
2320         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2321
2322         /*
2323          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
2324          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
2325          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
2326          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
2327          */
2328
2329         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2330         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2331                  /* spin */ ;
2332         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2333
2334         /* wait for it to start, see ap_init() */
2335         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
2336         while (read_apic_timer()) {
2337                 if (smp_startup_mask & (1 << gd->mi.gd_cpuid))
2338                         return 1;       /* return SUCCESS */
2339         }
2340         return 0;               /* return FAILURE */
2341 }
2342
2343
2344 /*
2345  * Lazy flush the TLB on all other CPU's.  DEPRECATED.
2346  *
2347  * If for some reason we were unable to start all cpus we cannot safely
2348  * use broadcast IPIs.
2349  */
2350 void
2351 smp_invltlb(void)
2352 {
2353 #ifdef SMP
2354         if (smp_startup_mask == smp_active_mask) {
2355                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
2356         } else {
2357                 selected_apic_ipi(smp_active_mask, XINVLTLB_OFFSET,
2358                         APIC_DELMODE_FIXED);
2359         }
2360 #endif
2361 }
2362
2363 /*
2364  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
2365  *  requesting that they halt execution.
2366  *
2367  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
2368  *
2369  *  - Signals all CPUs in map to stop.
2370  *  - Waits for each to stop.
2371  *
2372  * Returns:
2373  *  -1: error
2374  *   0: NA
2375  *   1: ok
2376  *
2377  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
2378  *            from executing at same time.
2379  */
2380 int
2381 stop_cpus(u_int map)
2382 {
2383         map &= smp_active_mask;
2384
2385         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
2386         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2387         
2388         while ((stopped_cpus & map) != map)
2389                 /* spin */ ;
2390
2391         return 1;
2392 }
2393
2394
2395 /*
2396  * Called by a CPU to restart stopped CPUs. 
2397  *
2398  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
2399  *
2400  *  - Signals all CPUs in map to restart.
2401  *  - Waits for each to restart.
2402  *
2403  * Returns:
2404  *  -1: error
2405  *   0: NA
2406  *   1: ok
2407  */
2408 int
2409 restart_cpus(u_int map)
2410 {
2411         /* signal other cpus to restart */
2412         started_cpus = map & smp_active_mask;
2413
2414         while ((stopped_cpus & map) != 0) /* wait for each to clear its bit */
2415                 /* spin */ ;
2416
2417         return 1;
2418 }
2419
2420 /*
2421  * This is called once the mpboot code has gotten us properly relocated
2422  * and the MMU turned on, etc.   ap_init() is actually the idle thread,
2423  * and when it returns the scheduler will call the real cpu_idle() main
2424  * loop for the idlethread.  Interrupts are disabled on entry and should
2425  * remain disabled at return.
2426  */
2427 void
2428 ap_init(void)
2429 {
2430         u_int   apic_id;
2431
2432         /*
2433          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
2434          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
2435          * is waiting for our signal.
2436          *
2437          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
2438          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
2439          * trying to send us an IPI.
2440          */
2441         smp_startup_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
2442         cpu_mfence();
2443
2444         /*
2445          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
2446          * then get the MP lock.
2447          *
2448          * Note: We are in a critical section.
2449          *
2450          * Note: We have to synchronize td_mpcount to our desired MP state
2451          * before calling cpu_try_mplock().
2452          *
2453          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
2454          *
2455          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
2456          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
2457          * caching it.
2458          */
2459         while (mp_finish == 0)
2460             cpu_lfence();
2461         ++curthread->td_mpcount;
2462         while (cpu_try_mplock() == 0)
2463             ;
2464
2465         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
2466             /*
2467              * The BSP is constantly updating tsc0_offset, figure out the
2468              * relative difference to synchronize ktrdump.
2469              */
2470             tsc_offsets[mycpu->gd_cpuid] = rdtsc() - tsc0_offset;
2471         }
2472
2473         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
2474         cpu_invltlb();
2475
2476 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
2477         lidt(&r_idt);
2478 #endif
2479
2480         /* Build our map of 'other' CPUs. */
2481         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
2482
2483         kprintf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", mycpu->gd_cpuid);
2484
2485         /* A quick check from sanity claus */
2486         apic_id = (apic_id_to_logical[(lapic.id & 0x0f000000) >> 24]);
2487         if (mycpu->gd_cpuid != apic_id) {
2488                 kprintf("SMP: cpuid = %d\n", mycpu->gd_cpuid);
2489                 kprintf("SMP: apic_id = %d\n", apic_id);
2490                 kprintf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
2491                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
2492         }
2493
2494         /* Initialize AP's local APIC for irq's */
2495         apic_initialize(FALSE);
2496
2497         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
2498         mem_range_AP_init();
2499
2500         /*
2501          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
2502          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
2503          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
2504          * message interlock could be left set which would also prevent
2505          * further IPIs.
2506          *
2507          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
2508          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
2509          * because we returning almost directly into the idle loop.
2510          *
2511          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
2512          * nothing we've done put it there.
2513          */
2514         KKASSERT(curthread->td_mpcount == 1);
2515         smp_active_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
2516
2517         /*
2518          * Enable interrupts here.  idle_restore will also do it, but
2519          * doing it here lets us clean up any strays that got posted to
2520          * the CPU during the AP boot while we are still in a critical
2521          * section.
2522          */
2523         __asm __volatile("sti; pause; pause"::);
2524         mdcpu->gd_fpending = 0;
2525         mdcpu->gd_ipending = 0;
2526
2527         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
2528         lwkt_process_ipiq();
2529
2530         /*
2531          * Releasing the mp lock lets the BSP finish up the SMP init
2532          */
2533         rel_mplock();
2534         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
2539  */
2540 static
2541 void
2542 ap_finish(void)
2543 {
2544         mp_finish = 1;
2545         if (bootverbose)
2546                 kprintf("Finish MP startup\n");
2547         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
2548                 tsc0_offset = rdtsc();
2549         tsc_offsets[0] = 0;
2550         rel_mplock();
2551         while (smp_active_mask != smp_startup_mask) {
2552                 cpu_lfence();
2553                 if (cpu_feature & CPUID_TSC)
2554                         tsc0_offset = rdtsc();
2555         }
2556         while (try_mplock() == 0)
2557                 ;
2558         if (bootverbose)
2559                 kprintf("Active CPU Mask: %08x\n", smp_active_mask);
2560 }
2561
2562 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL)
2563
2564 void
2565 cpu_send_ipiq(int dcpu)
2566 {
2567         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask)
2568                 single_apic_ipi(dcpu, XIPIQ_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2569 }
2570
2571 #if 0   /* single_apic_ipi_passive() not working yet */
2572 /*
2573  * Returns 0 on failure, 1 on success
2574  */
2575 int
2576 cpu_send_ipiq_passive(int dcpu)
2577 {
2578         int r = 0;
2579         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask) {
2580                 r = single_apic_ipi_passive(dcpu, XIPIQ_OFFSET,
2581                                         APIC_DELMODE_FIXED);
2582         }
2583         return(r);
2584 }
2585 #endif
2586