sys/platform/pc64/x86_64/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 <sys/mplock2.h>
  41
  42 #include <vm/vm.h>
  43 #include <vm/vm_param.h>
  44 #include <vm/pmap.h>
  45 #include <vm/vm_kern.h>
  46 #include <vm/vm_extern.h>
  47 #include <sys/lock.h>
  48 #include <vm/vm_map.h>
  49 #include <sys/user.h>
  50 #ifdef GPROF
  51 #include <sys/gmon.h>
  52 #endif
  53
  54 #include <machine/smp.h>
  55 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
  56 #include <machine/atomic.h>
  57 #include <machine/cpufunc.h>
  58 #include <machine_base/apic/mpapic.h>
  59 #include <machine/psl.h>
  60 #include <machine/segments.h>
  61 #include <machine/tss.h>
  62 #include <machine/specialreg.h>
  63 #include <machine/globaldata.h>
  64
  65 #include <machine/md_var.h>             /* setidt() */
  66 #include <machine_base/icu/icu.h>               /* IPIs */
  67 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>      /* IPIs */
  68
  69 #define FIXUP_EXTRA_APIC_INTS   8       /* additional entries we may create */
  70
  71 #define WARMBOOT_TARGET         0
  72 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
  73 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
  74
  75 #define BIOS_BASE               (0xf0000)
  76 #define BIOS_BASE2              (0xe0000)
  77 #define BIOS_SIZE               (0x10000)
  78 #define BIOS_COUNT              (BIOS_SIZE/4)
  79
  80 #define CMOS_REG                (0x70)
  81 #define CMOS_DATA               (0x71)
  82 #define BIOS_RESET              (0x0f)
  83 #define BIOS_WARM               (0x0a)
  84
  85 #define PROCENTRY_FLAG_EN       0x01
  86 #define PROCENTRY_FLAG_BP       0x02
  87 #define IOAPICENTRY_FLAG_EN     0x01
  88
  89
  90 /* MP Floating Pointer Structure */
  91 typedef struct MPFPS {
  92         char    signature[4];
  93         u_int32_t pap;
  94         u_char  length;
  95         u_char  spec_rev;
  96         u_char  checksum;
  97         u_char  mpfb1;
  98         u_char  mpfb2;
  99         u_char  mpfb3;
 100         u_char  mpfb4;
 101         u_char  mpfb5;
 102 }      *mpfps_t;
 103
 104 /* MP Configuration Table Header */
 105 typedef struct MPCTH {
 106         char    signature[4];
 107         u_short base_table_length;
 108         u_char  spec_rev;
 109         u_char  checksum;
 110         u_char  oem_id[8];
 111         u_char  product_id[12];
 112         u_int32_t oem_table_pointer;
 113         u_short oem_table_size;
 114         u_short entry_count;
 115         u_int32_t apic_address;
 116         u_short extended_table_length;
 117         u_char  extended_table_checksum;
 118         u_char  reserved;
 119 }      *mpcth_t;
 120
 121
 122 typedef struct PROCENTRY {
 123         u_char  type;
 124         u_char  apic_id;
 125         u_char  apic_version;
 126         u_char  cpu_flags;
 127         u_int32_t cpu_signature;
 128         u_int32_t feature_flags;
 129         u_int32_t reserved1;
 130         u_int32_t reserved2;
 131 }      *proc_entry_ptr;
 132
 133 typedef struct BUSENTRY {
 134         u_char  type;
 135         u_char  bus_id;
 136         char    bus_type[6];
 137 }      *bus_entry_ptr;
 138
 139 typedef struct IOAPICENTRY {
 140         u_char  type;
 141         u_char  apic_id;
 142         u_char  apic_version;
 143         u_char  apic_flags;
 144         u_int32_t apic_address;
 145 }      *io_apic_entry_ptr;
 146
 147 typedef struct INTENTRY {
 148         u_char  type;
 149         u_char  int_type;
 150         u_short int_flags;
 151         u_char  src_bus_id;
 152         u_char  src_bus_irq;
 153         u_char  dst_apic_id;
 154         u_char  dst_apic_int;
 155 }      *int_entry_ptr;
 156
 157 /* descriptions of MP basetable entries */
 158 typedef struct BASETABLE_ENTRY {
 159         u_char  type;
 160         u_char  length;
 161         char    name[16];
 162 }       basetable_entry;
 163
 164 struct mptable_pos {
 165         mpfps_t         mp_fps;
 166         mpcth_t         mp_cth;
 167         vm_size_t       mp_cth_mapsz;
 168 };
 169
 170 typedef int     (*mptable_iter_func)(void *, const void *, int);
 171
 172 /*
 173  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
 174  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
 175  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
 176  *
 177  */
 178 #if defined(CHECK_POINTS)
 179 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
 180 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
 181
 182 #define CHECK_INIT(D);                          \
 183         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
 184         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
 185         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
 186         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
 187         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
 188         CHECK_WRITE(0x39, (D));
 189
 190 #define CHECK_PRINT(S);                         \
 191         kprintf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n", \
 192            (S),                                 \
 193            CHECK_READ(0x34),                    \
 194            CHECK_READ(0x35),                    \
 195            CHECK_READ(0x36),                    \
 196            CHECK_READ(0x37),                    \
 197            CHECK_READ(0x38),                    \
 198            CHECK_READ(0x39));
 199
 200 #else                           /* CHECK_POINTS */
 201
 202 #define CHECK_INIT(D)
 203 #define CHECK_PRINT(S)
 204
 205 #endif                          /* CHECK_POINTS */
 206
 207 /*
 208  * Values to send to the POST hardware.
 209  */
 210 #define MP_BOOTADDRESS_POST     0x10
 211 #define MP_PROBE_POST           0x11
 212 #define MPTABLE_PASS1_POST      0x12
 213
 214 #define MP_START_POST           0x13
 215 #define MP_ENABLE_POST          0x14
 216 #define MPTABLE_PASS2_POST      0x15
 217
 218 #define START_ALL_APS_POST      0x16
 219 #define INSTALL_AP_TRAMP_POST   0x17
 220 #define START_AP_POST           0x18
 221
 222 #define MP_ANNOUNCE_POST        0x19
 223
 224 /** XXX FIXME: where does this really belong, isa.h/isa.c perhaps? */
 225 int     current_postcode;
 226
 227 /** XXX FIXME: what system files declare these??? */
 228 extern struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
 229
 230 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
 231 #ifdef APIC_IO
 232 static int      mp_nbusses;     /* # of busses */
 233 int     mp_napics;              /* # of IO APICs */
 234 #endif
 235 #ifdef APIC_IO
 236 vm_offset_t io_apic_address[NAPICID];   /* NAPICID is more than enough */
 237 u_int32_t *io_apic_versions;
 238 #endif
 239 extern  int nkpt;
 240
 241 u_int32_t cpu_apic_versions[MAXCPU];
 242 int64_t tsc0_offset;
 243 extern int64_t tsc_offsets[];
 244
 245 extern u_long ebda_addr;
 246
 247 #ifdef APIC_IO
 248 struct apic_intmapinfo  int_to_apicintpin[APIC_INTMAPSIZE];
 249 #endif
 250
 251 /*
 252  * APIC ID logical/physical mapping structures.
 253  * We oversize these to simplify boot-time config.
 254  */
 255 int     cpu_num_to_apic_id[NAPICID];
 256 #ifdef APIC_IO
 257 int     io_num_to_apic_id[NAPICID];
 258 #endif
 259 int     apic_id_to_logical[NAPICID];
 260
 261 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
 262 char *bootSTK;
 263 static int bootAP;
 264
 265 /*
 266  * SMP page table page.  Setup by locore to point to a page table
 267  * page from which we allocate per-cpu privatespace areas io_apics,
 268  * and so forth.
 269  */
 270
 271 #define IO_MAPPING_START_INDEX  \
 272                 (SMP_MAXCPU * sizeof(struct privatespace) / PAGE_SIZE)
 273
 274 extern pt_entry_t *SMPpt;
 275
 276 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
 277
 278 extern inthand_t IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
 279
 280 static basetable_entry basetable_entry_types[] =
 281 {
 282         {0, 20, "Processor"},
 283         {1, 8, "Bus"},
 284         {2, 8, "I/O APIC"},
 285         {3, 8, "I/O INT"},
 286         {4, 8, "Local INT"}
 287 };
 288
 289 /*
 290  * Local data and functions.
 291  */
 292
 293 static u_int    boot_address;
 294 static u_int    base_memory;
 295 static int      mp_finish;
 296
 297 static void     mp_enable(u_int boot_addr);
 298
 299 static int      mptable_iterate_entries(const mpcth_t,
 300                     mptable_iter_func, void *);
 301 static int      mptable_probe(void);
 302 static int      mptable_search(void);
 303 static int      mptable_check(vm_paddr_t);
 304 static long     mptable_search_sig(u_int32_t target, int count);
 305 static int      mptable_hyperthread_fixup(u_int, int);
 306 #ifdef APIC_IO
 307 static void     mptable_pass1(struct mptable_pos *);
 308 static void     mptable_pass2(struct mptable_pos *);
 309 static void     mptable_default(int type);
 310 static void     mptable_fix(void);
 311 #endif
 312 static int      mptable_map(struct mptable_pos *, vm_paddr_t);
 313 static void     mptable_unmap(struct mptable_pos *);
 314 static void     mptable_imcr(struct mptable_pos *);
 315
 316 static int      mptable_lapic_probe(struct lapic_enumerator *);
 317 static void     mptable_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *);
 318 static void     mptable_lapic_default(void);
 319
 320 #ifdef APIC_IO
 321 static void     setup_apic_irq_mapping(void);
 322 static int      apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type);
 323 #endif
 324 static int      start_all_aps(u_int boot_addr);
 325 #if 0
 326 static void     install_ap_tramp(u_int boot_addr);
 327 #endif
 328 static int      start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest);
 329 static int      smitest(void);
 330
 331 static cpumask_t smp_startup_mask = 1;  /* which cpus have been started */
 332 cpumask_t smp_active_mask = 1;  /* which cpus are ready for IPIs etc? */
 333 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RD, &smp_active_mask, 0, "");
 334 static u_int    bootMP_size;
 335
 336 /*
 337  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
 338  */
 339 u_int
 340 mp_bootaddress(u_int basemem)
 341 {
 342         POSTCODE(MP_BOOTADDRESS_POST);
 343
 344         base_memory = basemem;
 345
 346         bootMP_size = mptramp_end - mptramp_start;
 347         boot_address = trunc_page(basemem * 1024); /* round down to 4k boundary */
 348         if (((basemem * 1024) - boot_address) < bootMP_size)
 349                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
 350         /* 3 levels of page table pages */
 351         mptramp_pagetables = boot_address - (PAGE_SIZE * 3);
 352
 353         return mptramp_pagetables;
 354 }
 355
 356
 357 static int
 358 mptable_probe(void)
 359 {
 360         int mpfps_paddr;
 361
 362         mpfps_paddr = mptable_search();
 363         if (mptable_check(mpfps_paddr))
 364                 return 0;
 365
 366         return mpfps_paddr;
 367 }
 368
 369 /*
 370  * Look for an Intel MP spec table (ie, SMP capable hardware).
 371  */
 372 static int
 373 mptable_search(void)
 374 {
 375         long    x;
 376         u_int32_t target;
 377
 378         /*
 379          * Make sure our SMPpt[] page table is big enough to hold all the
 380          * mappings we need.
 381          */
 382         KKASSERT(IO_MAPPING_START_INDEX < NPTEPG - 2);
 383
 384         POSTCODE(MP_PROBE_POST);
 385
 386         /* see if EBDA exists */
 387         if (ebda_addr != 0) {
 388                 /* search first 1K of EBDA */
 389                 target = (u_int32_t)ebda_addr;
 390                 if ((x = mptable_search_sig(target, 1024 / 4)) > 0)
 391                         return x;
 392         } else {
 393                 /* last 1K of base memory, effective 'top of base' passed in */
 394                 target = (u_int32_t)(base_memory - 0x400);
 395                 if ((x = mptable_search_sig(target, 1024 / 4)) > 0)
 396                         return x;
 397         }
 398
 399         /* search the BIOS */
 400         target = (u_int32_t)BIOS_BASE;
 401         if ((x = mptable_search_sig(target, BIOS_COUNT)) > 0)
 402                 return x;
 403
 404         /* search the extended BIOS */
 405         target = (u_int32_t)BIOS_BASE2;
 406         if ((x = mptable_search_sig(target, BIOS_COUNT)) > 0)
 407                 return x;
 408
 409         /* nothing found */
 410         return 0;
 411 }
 412
 413 struct mptable_check_cbarg {
 414         int     cpu_count;
 415         int     found_bsp;
 416 };
 417
 418 static int
 419 mptable_check_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
 420 {
 421         const struct PROCENTRY *ent;
 422         struct mptable_check_cbarg *arg = xarg;
 423
 424         if (type != 0)
 425                 return 0;
 426         ent = pos;
 427
 428         if ((ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN) == 0)
 429                 return 0;
 430         arg->cpu_count++;
 431
 432         if (ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
 433                 if (arg->found_bsp) {
 434                         kprintf("more than one BSP in base MP table\n");
 435                         return EINVAL;
 436                 }
 437                 arg->found_bsp = 1;
 438         }
 439         return 0;
 440 }
 441
 442 static int
 443 mptable_check(vm_paddr_t mpfps_paddr)
 444 {
 445         struct mptable_pos mpt;
 446         struct mptable_check_cbarg arg;
 447         mpcth_t cth;
 448         int error;
 449
 450         if (mpfps_paddr == 0)
 451                 return EOPNOTSUPP;
 452
 453         error = mptable_map(&mpt, mpfps_paddr);
 454         if (error)
 455                 return error;
 456
 457         if (mpt.mp_fps->mpfb1 != 0)
 458                 goto done;
 459
 460         error = EINVAL;
 461
 462         cth = mpt.mp_cth;
 463         if (cth == NULL)
 464                 goto done;
 465         if (cth->apic_address == 0)
 466                 goto done;
 467
 468         bzero(&arg, sizeof(arg));
 469         error = mptable_iterate_entries(cth, mptable_check_callback, &arg);
 470         if (!error) {
 471                 if (arg.cpu_count == 0) {
 472                         kprintf("MP table contains no processor entries\n");
 473                         error = EINVAL;
 474                 } else if (!arg.found_bsp) {
 475                         kprintf("MP table does not contains BSP entry\n");
 476                         error = EINVAL;
 477                 }
 478         }
 479 done:
 480         mptable_unmap(&mpt);
 481         return error;
 482 }
 483
 484 static int
 485 mptable_iterate_entries(const mpcth_t cth, mptable_iter_func func, void *arg)
 486 {
 487         int count, total_size;
 488         const void *position;
 489
 490         KKASSERT(cth->base_table_length >= sizeof(struct MPCTH));
 491         total_size = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
 492         position = (const uint8_t *)cth + sizeof(struct MPCTH);
 493         count = cth->entry_count;
 494
 495         while (count--) {
 496                 int type, error;
 497
 498                 KKASSERT(total_size >= 0);
 499                 if (total_size == 0) {
 500                         kprintf("invalid base MP table, "
 501                                 "entry count and length mismatch\n");
 502                         return EINVAL;
 503                 }
 504
 505                 type = *(const uint8_t *)position;
 506                 switch (type) {
 507                 case 0: /* processor_entry */
 508                 case 1: /* bus_entry */
 509                 case 2: /* io_apic_entry */
 510                 case 3: /* int_entry */
 511                 case 4: /* int_entry */
 512                         break;
 513                 default:
 514                         kprintf("unknown base MP table entry type %d\n", type);
 515                         return EINVAL;
 516                 }
 517
 518                 if (total_size < basetable_entry_types[type].length) {
 519                         kprintf("invalid base MP table length, "
 520                                 "does not contain all entries\n");
 521                         return EINVAL;
 522                 }
 523                 total_size -= basetable_entry_types[type].length;
 524
 525                 error = func(arg, position, type);
 526                 if (error)
 527                         return error;
 528
 529                 position = (const uint8_t *)position +
 530                     basetable_entry_types[type].length;
 531         }
 532         return 0;
 533 }
 534
 535
 536 /*
 537  * Startup the SMP processors.
 538  */
 539 void
 540 mp_start(void)
 541 {
 542         POSTCODE(MP_START_POST);
 543         mp_enable(boot_address);
 544 }
 545
 546
 547 /*
 548  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
 549  */
 550 void
 551 mp_announce(void)
 552 {
 553         int     x;
 554
 555         POSTCODE(MP_ANNOUNCE_POST);
 556
 557         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor motherboard\n");
 558         kprintf(" cpu0 (BSP): apic id: %2d", CPU_TO_ID(0));
 559         kprintf(", version: 0x%08x\n", cpu_apic_versions[0]);
 560         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
 561                 kprintf(" cpu%d (AP):  apic id: %2d", x, CPU_TO_ID(x));
 562                 kprintf(", version: 0x%08x\n", cpu_apic_versions[x]);
 563         }
 564
 565 #if defined(APIC_IO)
 566         for (x = 0; x < mp_napics; ++x) {
 567                 kprintf(" io%d (APIC): apic id: %2d", x, IO_TO_ID(x));
 568                 kprintf(", version: 0x%08x", io_apic_versions[x]);
 569                 kprintf(", at 0x%08lx\n", io_apic_address[x]);
 570         }
 571 #else
 572         kprintf(" Warning: APIC I/O disabled\n");
 573 #endif  /* APIC_IO */
 574 }
 575
 576 /*
 577  * AP cpu's call this to sync up protected mode.
 578  *
 579  * WARNING! %gs is not set up on entry.  This routine sets up %gs.
 580  */
 581 void
 582 init_secondary(void)
 583 {
 584         int     gsel_tss;
 585         int     x, myid = bootAP;
 586         u_int64_t msr, cr0;
 587         struct mdglobaldata *md;
 588         struct privatespace *ps;
 589
 590         ps = &CPU_prvspace[myid];
 591
 592         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
 593                 (long) &ps->mdglobaldata.gd_common_tss;
 594         ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace = ps;
 595
 596         /* We fill the 32-bit segment descriptors */
 597         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
 598                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
 599                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[myid * NGDT + x]);
 600         }
 601         /* And now a 64-bit one */
 602         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
 603             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL]);
 604
 605         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
 606         r_gdt.rd_base = (long) &gdt[myid * NGDT];
 607         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
 608
 609         /* lgdt() destroys the GSBASE value, so we load GSBASE after lgdt() */
 610         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
 611         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)ps);
 612         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* XXX User value while we're in the kernel */
 613
 614         lidt(&r_idt);
 615
 616 #if 0
 617         lldt(_default_ldt);
 618         mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
 619 #endif
 620
 621         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
 622         gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd_type = SDT_SYSTSS;
 623
 624         md = mdcpu;     /* loaded through %gs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
 625
 626         md->gd_common_tss.tss_rsp0 = 0; /* not used until after switch */
 627 #if 0 /* JG XXX */
 628         md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
 629 #endif
 630         md->gd_tss_gdt = &gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL];
 631         md->gd_common_tssd = *md->gd_tss_gdt;
 632 #if 0 /* JG XXX */
 633         md->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&doublefault_stack[PAGE_SIZE];
 634 #endif
 635         ltr(gsel_tss);
 636
 637         /*
 638          * Set to a known state:
 639          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 640          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 641          */
 642         cr0 = rcr0();
 643         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
 644         load_cr0(cr0);
 645
 646         /* Set up the fast syscall stuff */
 647         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
 648         wrmsr(MSR_EFER, msr);
 649         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
 650         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
 651         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
 652               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
 653         wrmsr(MSR_STAR, msr);
 654         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
 655
 656         pmap_set_opt();         /* PSE/4MB pages, etc */
 657 #if JGXXX
 658         /* Initialize the PAT MSR. */
 659         pmap_init_pat();
 660 #endif
 661
 662         /* set up CPU registers and state */
 663         cpu_setregs();
 664
 665         /* set up SSE/NX registers */
 666         initializecpu();
 667
 668         /* set up FPU state on the AP */
 669         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
 670
 671         /* disable the APIC, just to be SURE */
 672         lapic->svr &= ~APIC_SVR_ENABLE;
 673
 674         /* data returned to BSP */
 675         cpu_apic_versions[0] = lapic->version;
 676 }
 677
 678 /*******************************************************************
 679  * local functions and data
 680  */
 681
 682 /*
 683  * start the SMP system
 684  */
 685 static void
 686 mp_enable(u_int boot_addr)
 687 {
 688 #if defined(APIC_IO)
 689         int     apic;
 690         u_int   ux;
 691 #endif  /* APIC_IO */
 692         vm_paddr_t mpfps_paddr;
 693         struct mptable_pos mpt;
 694
 695         POSTCODE(MP_ENABLE_POST);
 696
 697         lapic_config();
 698
 699         mpfps_paddr = mptable_probe();
 700         if (mpfps_paddr) {
 701                 mptable_map(&mpt, mpfps_paddr);
 702                 mptable_imcr(&mpt);
 703                 mptable_unmap(&mpt);
 704         }
 705 #if defined(APIC_IO)
 706
 707         if (!mpfps_paddr)
 708                 panic("no MP table, disable APIC_IO!\n");
 709
 710         mptable_map(&mpt, mpfps_paddr);
 711
 712         /*
 713          * Examine the MP table for needed info
 714          */
 715         mptable_pass1(&mpt);
 716         mptable_pass2(&mpt);
 717
 718         mptable_unmap(&mpt);
 719
 720         /* Post scan cleanup */
 721         mptable_fix();
 722
 723         setup_apic_irq_mapping();
 724
 725         /* fill the LOGICAL io_apic_versions table */
 726         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic) {
 727                 ux = io_apic_read(apic, IOAPIC_VER);
 728                 io_apic_versions[apic] = ux;
 729                 io_apic_set_id(apic, IO_TO_ID(apic));
 730         }
 731
 732         /* program each IO APIC in the system */
 733         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic)
 734                 if (io_apic_setup(apic) < 0)
 735                         panic("IO APIC setup failure");
 736
 737 #endif  /* APIC_IO */
 738
 739         /*
 740          * These are required for SMP operation
 741          */
 742
 743         /* install a 'Spurious INTerrupt' vector */
 744         setidt(XSPURIOUSINT_OFFSET, Xspuriousint,
 745                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
 746
 747         /* install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
 748         setidt(XINVLTLB_OFFSET, Xinvltlb,
 749                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
 750
 751         /* install an inter-CPU IPI for IPIQ messaging */
 752         setidt(XIPIQ_OFFSET, Xipiq,
 753                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
 754
 755         /* install a timer vector */
 756         setidt(XTIMER_OFFSET, Xtimer,
 757                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
 758
 759         /* install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
 760         setidt(XCPUSTOP_OFFSET, Xcpustop,
 761                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
 762
 763         /* start each Application Processor */
 764         start_all_aps(boot_addr);
 765 }
 766
 767
 768 /*
 769  * look for the MP spec signature
 770  */
 771
 772 /* string defined by the Intel MP Spec as identifying the MP table */
 773 #define MP_SIG          0x5f504d5f      /* _MP_ */
 774 #define NEXT(X)         ((X) += 4)
 775 static long
 776 mptable_search_sig(u_int32_t target, int count)
 777 {
 778         vm_size_t map_size;
 779         u_int32_t *addr;
 780         int x, ret;
 781
 782         KKASSERT(target != 0);
 783
 784         map_size = count * sizeof(u_int32_t);
 785         addr = pmap_mapdev((vm_paddr_t)target, map_size);
 786
 787         ret = 0;
 788         for (x = 0; x < count; NEXT(x)) {
 789                 if (addr[x] == MP_SIG) {
 790                         /* make array index a byte index */
 791                         ret = target + (x * sizeof(u_int32_t));
 792                         break;
 793                 }
 794         }
 795
 796         pmap_unmapdev((vm_offset_t)addr, map_size);
 797         return ret;
 798 }
 799
 800
 801 typedef struct BUSDATA {
 802         u_char  bus_id;
 803         enum busTypes bus_type;
 804 }       bus_datum;
 805
 806 typedef struct INTDATA {
 807         u_char  int_type;
 808         u_short int_flags;
 809         u_char  src_bus_id;
 810         u_char  src_bus_irq;
 811         u_char  dst_apic_id;
 812         u_char  dst_apic_int;
 813         u_char  int_vector;
 814 }       io_int, local_int;
 815
 816 typedef struct BUSTYPENAME {
 817         u_char  type;
 818         char    name[7];
 819 }       bus_type_name;
 820
 821 #ifdef APIC_IO
 822
 823 static bus_type_name bus_type_table[] =
 824 {
 825         {CBUS, "CBUS"},
 826         {CBUSII, "CBUSII"},
 827         {EISA, "EISA"},
 828         {MCA, "MCA"},
 829         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 830         {ISA, "ISA"},
 831         {MCA, "MCA"},
 832         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 833         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 834         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 835         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 836         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 837         {PCI, "PCI"},
 838         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 839         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 840         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 841         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
 842         {XPRESS, "XPRESS"},
 843         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"}
 844 };
 845
 846 /* from MP spec v1.4, table 5-1 */
 847 static int default_data[7][5] =
 848 {
 849 /*   nbus, id0, type0, id1, type1 */
 850         {1, 0, ISA, 255, 255},
 851         {1, 0, EISA, 255, 255},
 852         {1, 0, EISA, 255, 255},
 853         {1, 0, MCA, 255, 255},
 854         {2, 0, ISA, 1, PCI},
 855         {2, 0, EISA, 1, PCI},
 856         {2, 0, MCA, 1, PCI}
 857 };
 858
 859 /* the bus data */
 860 static bus_datum *bus_data;
 861
 862 /* the IO INT data, one entry per possible APIC INTerrupt */
 863 static io_int  *io_apic_ints;
 864 static int nintrs;
 865
 866 #endif
 867
 868 static int processor_entry      (const struct PROCENTRY *entry, int cpu);
 869 #ifdef APIC_IO
 870 static int bus_entry            (const struct BUSENTRY *entry, int bus);
 871 static int io_apic_entry        (const struct IOAPICENTRY *entry, int apic);
 872 static int int_entry            (const struct INTENTRY *entry, int intr);
 873 static int lookup_bus_type      (char *name);
 874 #endif
 875
 876 #ifdef APIC_IO
 877
 878 static int
 879 mptable_ioapic_pass1_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
 880 {
 881         const struct IOAPICENTRY *ioapic_ent;
 882
 883         switch (type) {
 884         case 1: /* bus_entry */
 885                 ++mp_nbusses;
 886                 break;
 887
 888         case 2: /* io_apic_entry */
 889                 ioapic_ent = pos;
 890                 if (ioapic_ent->apic_flags & IOAPICENTRY_FLAG_EN) {
 891                         io_apic_address[mp_napics++] =
 892                             (vm_offset_t)ioapic_ent->apic_address;
 893                 }
 894                 break;
 895
 896         case 3: /* int_entry */
 897                 ++nintrs;
 898                 break;
 899         }
 900         return 0;
 901 }
 902
 903 /*
 904  * 1st pass on motherboard's Intel MP specification table.
 905  *
 906  * determines:
 907  *      io_apic_address[N]
 908  *      mp_nbusses
 909  *      mp_napics
 910  *      nintrs
 911  */
 912 static void
 913 mptable_pass1(struct mptable_pos *mpt)
 914 {
 915         mpfps_t fps;
 916         int x;
 917
 918         POSTCODE(MPTABLE_PASS1_POST);
 919
 920         fps = mpt->mp_fps;
 921         KKASSERT(fps != NULL);
 922
 923         /* clear various tables */
 924         for (x = 0; x < NAPICID; ++x)
 925                 io_apic_address[x] = ~0;        /* IO APIC address table */
 926
 927         mp_nbusses = 0;
 928         mp_napics = 0;
 929         nintrs = 0;
 930
 931         /* check for use of 'default' configuration */
 932         if (fps->mpfb1 != 0) {
 933                 io_apic_address[0] = DEFAULT_IO_APIC_BASE;
 934                 mp_nbusses = default_data[fps->mpfb1 - 1][0];
 935                 mp_napics = 1;
 936                 nintrs = 16;
 937         } else {
 938                 int error;
 939
 940                 error = mptable_iterate_entries(mpt->mp_cth,
 941                             mptable_ioapic_pass1_callback, NULL);
 942                 if (error)
 943                         panic("mptable_iterate_entries(ioapic_pass1) failed\n");
 944         }
 945 }
 946
 947 struct mptable_ioapic2_cbarg {
 948         int     bus;
 949         int     apic;
 950         int     intr;
 951 };
 952
 953 static int
 954 mptable_ioapic_pass2_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
 955 {
 956         struct mptable_ioapic2_cbarg *arg = xarg;
 957
 958         switch (type) {
 959         case 1:
 960                 if (bus_entry(pos, arg->bus))
 961                         ++arg->bus;
 962                 break;
 963
 964         case 2:
 965                 if (io_apic_entry(pos, arg->apic))
 966                         ++arg->apic;
 967                 break;
 968
 969         case 3:
 970                 if (int_entry(pos, arg->intr))
 971                         ++arg->intr;
 972                 break;
 973         }
 974         return 0;
 975 }
 976
 977 /*
 978  * 2nd pass on motherboard's Intel MP specification table.
 979  *
 980  * sets:
 981  *      ID_TO_IO(N), phy APIC ID to log CPU/IO table
 982  *      IO_TO_ID(N), logical IO to APIC ID table
 983  *      bus_data[N]
 984  *      io_apic_ints[N]
 985  */
 986 static void
 987 mptable_pass2(struct mptable_pos *mpt)
 988 {
 989         struct mptable_ioapic2_cbarg arg;
 990         mpfps_t fps;
 991         int error, x;
 992
 993         POSTCODE(MPTABLE_PASS2_POST);
 994
 995         fps = mpt->mp_fps;
 996         KKASSERT(fps != NULL);
 997
 998         MALLOC(io_apic_versions, u_int32_t *, sizeof(u_int32_t) * mp_napics,
 999             M_DEVBUF, M_WAITOK);
1000         MALLOC(ioapic, volatile ioapic_t **, sizeof(ioapic_t *) * mp_napics,
1001             M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
1002         MALLOC(io_apic_ints, io_int *, sizeof(io_int) * (nintrs + FIXUP_EXTRA_APIC_INTS),
1003             M_DEVBUF, M_WAITOK);
1004         MALLOC(bus_data, bus_datum *, sizeof(bus_datum) * mp_nbusses,
1005             M_DEVBUF, M_WAITOK);
1006
1007         for (x = 0; x < mp_napics; x++)
1008                 ioapic[x] = permanent_io_mapping(io_apic_address[x]);
1009
1010         /* clear various tables */
1011         for (x = 0; x < NAPICID; ++x) {
1012                 ID_TO_IO(x) = -1;       /* phy APIC ID to log CPU/IO table */
1013                 IO_TO_ID(x) = -1;       /* logical IO to APIC ID table */
1014         }
1015
1016         /* clear bus data table */
1017         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
1018                 bus_data[x].bus_id = 0xff;
1019
1020         /* clear IO APIC INT table */
1021         for (x = 0; x < (nintrs + 1); ++x) {
1022                 io_apic_ints[x].int_type = 0xff;
1023                 io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
1024         }
1025
1026         /* check for use of 'default' configuration */
1027         if (fps->mpfb1 != 0) {
1028                 mptable_default(fps->mpfb1);
1029                 return;
1030         }
1031
1032         bzero(&arg, sizeof(arg));
1033         error = mptable_iterate_entries(mpt->mp_cth,
1034                     mptable_ioapic_pass2_callback, &arg);
1035         if (error)
1036                 panic("mptable_iterate_entries(ioapic_pass2) failed\n");
1037 }
1038
1039 #endif
1040
1041 /*
1042  * Check if we should perform a hyperthreading "fix-up" to
1043  * enumerate any logical CPU's that aren't already listed
1044  * in the table.
1045  *
1046  * XXX: We assume that all of the physical CPUs in the
1047  * system have the same number of logical CPUs.
1048  *
1049  * XXX: We assume that APIC ID's are allocated such that
1050  * the APIC ID's for a physical processor are aligned
1051  * with the number of logical CPU's in the processor.
1052  */
1053 static int
1054 mptable_hyperthread_fixup(u_int id_mask, int cpu_count)
1055 {
1056         int i, id, lcpus_max, logical_cpus;
1057
1058         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0)
1059                 return 0;
1060
1061         lcpus_max = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
1062         if (lcpus_max <= 1)
1063                 return 0;
1064
1065         if (strcmp(cpu_vendor, "GenuineIntel") == 0) {
1066                 /*
1067                  * INSTRUCTION SET REFERENCE, A-M (#253666)
1068                  * Page 3-181, Table 3-20
1069                  * "The nearest power-of-2 integer that is not smaller
1070                  *  than EBX[23:16] is the number of unique initial APIC
1071                  *  IDs reserved for addressing different logical
1072                  *  processors in a physical package."
1073                  */
1074                 for (i = 0; ; ++i) {
1075                         if ((1 << i) >= lcpus_max) {
1076                                 lcpus_max = 1 << i;
1077                                 break;
1078                         }
1079                 }
1080         }
1081
1082         KKASSERT(cpu_count != 0);
1083         if (cpu_count == lcpus_max) {
1084                 /* We have nothing to fix */
1085                 return 0;
1086         } else if (cpu_count == 1) {
1087                 /* XXX this may be incorrect */
1088                 logical_cpus = lcpus_max;
1089         } else {
1090                 int cur, prev, dist;
1091
1092                 /*
1093                  * Calculate the distances between two nearest
1094                  * APIC IDs.  If all such distances are same,
1095                  * then it is the number of missing cpus that
1096                  * we are going to fill later.
1097                  */
1098                 dist = cur = prev = -1;
1099                 for (id = 0; id < MAXCPU; ++id) {
1100                         if ((id_mask & 1 << id) == 0)
1101                                 continue;
1102
1103                         cur = id;
1104                         if (prev >= 0) {
1105                                 int new_dist = cur - prev;
1106
1107                                 if (dist < 0)
1108                                         dist = new_dist;
1109
1110                                 /*
1111                                  * Make sure that all distances
1112                                  * between two nearest APIC IDs
1113                                  * are same.
1114                                  */
1115                                 if (dist != new_dist)
1116                                         return 0;
1117                         }
1118                         prev = cur;
1119                 }
1120                 if (dist == 1)
1121                         return 0;
1122
1123                 /* Must be power of 2 */
1124                 if (dist & (dist - 1))
1125                         return 0;
1126
1127                 /* Can't exceed CPU package capacity */
1128                 if (dist > lcpus_max)
1129                         logical_cpus = lcpus_max;
1130                 else
1131                         logical_cpus = dist;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * For each APIC ID of a CPU that is set in the mask,
1136          * scan the other candidate APIC ID's for this
1137          * physical processor.  If any of those ID's are
1138          * already in the table, then kill the fixup.
1139          */
1140         for (id = 0; id < MAXCPU; id++) {
1141                 if ((id_mask & 1 << id) == 0)
1142                         continue;
1143                 /* First, make sure we are on a logical_cpus boundary. */
1144                 if (id % logical_cpus != 0)
1145                         return 0;
1146                 for (i = id + 1; i < id + logical_cpus; i++)
1147                         if ((id_mask & 1 << i) != 0)
1148                                 return 0;
1149         }
1150         return logical_cpus;
1151 }
1152
1153 static int
1154 mptable_map(struct mptable_pos *mpt, vm_paddr_t mpfps_paddr)
1155 {
1156         mpfps_t fps = NULL;
1157         mpcth_t cth = NULL;
1158         vm_size_t cth_mapsz = 0;
1159
1160         bzero(mpt, sizeof(*mpt));
1161
1162         fps = pmap_mapdev(mpfps_paddr, sizeof(*fps));
1163         if (fps->pap != 0) {
1164                 /*
1165                  * Map configuration table header to get
1166                  * the base table size
1167                  */
1168                 cth = pmap_mapdev(fps->pap, sizeof(*cth));
1169                 cth_mapsz = cth->base_table_length;
1170                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)cth, sizeof(*cth));
1171
1172                 if (cth_mapsz < sizeof(*cth)) {
1173                         kprintf("invalid base MP table length %d\n",
1174                                 (int)cth_mapsz);
1175                         pmap_unmapdev((vm_offset_t)fps, sizeof(*fps));
1176                         return EINVAL;
1177                 }
1178
1179                 /*
1180                  * Map the base table
1181                  */
1182                 cth = pmap_mapdev(fps->pap, cth_mapsz);
1183         }
1184
1185         mpt->mp_fps = fps;
1186         mpt->mp_cth = cth;
1187         mpt->mp_cth_mapsz = cth_mapsz;
1188
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 static void
1193 mptable_unmap(struct mptable_pos *mpt)
1194 {
1195         if (mpt->mp_cth != NULL) {
1196                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)mpt->mp_cth, mpt->mp_cth_mapsz);
1197                 mpt->mp_cth = NULL;
1198                 mpt->mp_cth_mapsz = 0;
1199         }
1200         if (mpt->mp_fps != NULL) {
1201                 pmap_unmapdev((vm_offset_t)mpt->mp_fps, sizeof(*mpt->mp_fps));
1202                 mpt->mp_fps = NULL;
1203         }
1204 }
1205
1206 #ifdef APIC_IO
1207
1208 void
1209 assign_apic_irq(int apic, int intpin, int irq)
1210 {
1211         int x;
1212
1213         if (int_to_apicintpin[irq].ioapic != -1)
1214                 panic("assign_apic_irq: inconsistent table");
1215
1216         int_to_apicintpin[irq].ioapic = apic;
1217         int_to_apicintpin[irq].int_pin = intpin;
1218         int_to_apicintpin[irq].apic_address = ioapic[apic];
1219         int_to_apicintpin[irq].redirindex = IOAPIC_REDTBL + 2 * intpin;
1220
1221         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1222                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 ||
1223                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
1224                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
1225                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(apic) &&
1226                     io_apic_ints[x].dst_apic_int == intpin)
1227                         io_apic_ints[x].int_vector = irq;
1228         }
1229 }
1230
1231 void
1232 revoke_apic_irq(int irq)
1233 {
1234         int x;
1235         int oldapic;
1236         int oldintpin;
1237
1238         if (int_to_apicintpin[irq].ioapic == -1)
1239                 panic("revoke_apic_irq: inconsistent table");
1240
1241         oldapic = int_to_apicintpin[irq].ioapic;
1242         oldintpin = int_to_apicintpin[irq].int_pin;
1243
1244         int_to_apicintpin[irq].ioapic = -1;
1245         int_to_apicintpin[irq].int_pin = 0;
1246         int_to_apicintpin[irq].apic_address = NULL;
1247         int_to_apicintpin[irq].redirindex = 0;
1248
1249         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1250                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 ||
1251                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
1252                     io_apic_ints[x].int_vector != 0xff &&
1253                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(oldapic) &&
1254                     io_apic_ints[x].dst_apic_int == oldintpin)
1255                         io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
1256         }
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Allocate an IRQ
1261  */
1262 static void
1263 allocate_apic_irq(int intr)
1264 {
1265         int apic;
1266         int intpin;
1267         int irq;
1268
1269         if (io_apic_ints[intr].int_vector != 0xff)
1270                 return;         /* Interrupt handler already assigned */
1271
1272         if (io_apic_ints[intr].int_type != 0 &&
1273             (io_apic_ints[intr].int_type != 3 ||
1274              (io_apic_ints[intr].dst_apic_id == IO_TO_ID(0) &&
1275               io_apic_ints[intr].dst_apic_int == 0)))
1276                 return;         /* Not INT or ExtInt on != (0, 0) */
1277
1278         irq = 0;
1279         while (irq < APIC_INTMAPSIZE &&
1280                int_to_apicintpin[irq].ioapic != -1)
1281                 irq++;
1282
1283         if (irq >= APIC_INTMAPSIZE)
1284                 return;         /* No free interrupt handlers */
1285
1286         apic = ID_TO_IO(io_apic_ints[intr].dst_apic_id);
1287         intpin = io_apic_ints[intr].dst_apic_int;
1288
1289         assign_apic_irq(apic, intpin, irq);
1290 }
1291
1292
1293 static void
1294 swap_apic_id(int apic, int oldid, int newid)
1295 {
1296         int x;
1297         int oapic;
1298
1299
1300         if (oldid == newid)
1301                 return;                 /* Nothing to do */
1302
1303         kprintf("Changing APIC ID for IO APIC #%d from %d to %d in MP table\n",
1304                apic, oldid, newid);
1305
1306         /* Swap physical APIC IDs in interrupt entries */
1307         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1308                 if (io_apic_ints[x].dst_apic_id == oldid)
1309                         io_apic_ints[x].dst_apic_id = newid;
1310                 else if (io_apic_ints[x].dst_apic_id == newid)
1311                         io_apic_ints[x].dst_apic_id = oldid;
1312         }
1313
1314         /* Swap physical APIC IDs in IO_TO_ID mappings */
1315         for (oapic = 0; oapic < mp_napics; oapic++)
1316                 if (IO_TO_ID(oapic) == newid)
1317                         break;
1318
1319         if (oapic < mp_napics) {
1320                 kprintf("Changing APIC ID for IO APIC #%d from "
1321                        "%d to %d in MP table\n",
1322                        oapic, newid, oldid);
1323                 IO_TO_ID(oapic) = oldid;
1324         }
1325         IO_TO_ID(apic) = newid;
1326 }
1327
1328
1329 static void
1330 fix_id_to_io_mapping(void)
1331 {
1332         int x;
1333
1334         for (x = 0; x < NAPICID; x++)
1335                 ID_TO_IO(x) = -1;
1336
1337         for (x = 0; x <= mp_naps; x++)
1338                 if (CPU_TO_ID(x) < NAPICID)
1339                         ID_TO_IO(CPU_TO_ID(x)) = x;
1340
1341         for (x = 0; x < mp_napics; x++)
1342                 if (IO_TO_ID(x) < NAPICID)
1343                         ID_TO_IO(IO_TO_ID(x)) = x;
1344 }
1345
1346
1347 static int
1348 first_free_apic_id(void)
1349 {
1350         int freeid, x;
1351
1352         for (freeid = 0; freeid < NAPICID; freeid++) {
1353                 for (x = 0; x <= mp_naps; x++)
1354                         if (CPU_TO_ID(x) == freeid)
1355                                 break;
1356                 if (x <= mp_naps)
1357                         continue;
1358                 for (x = 0; x < mp_napics; x++)
1359                         if (IO_TO_ID(x) == freeid)
1360                                 break;
1361                 if (x < mp_napics)
1362                         continue;
1363                 return freeid;
1364         }
1365         return freeid;
1366 }
1367
1368
1369 static int
1370 io_apic_id_acceptable(int apic, int id)
1371 {
1372         int cpu;                /* Logical CPU number */
1373         int oapic;              /* Logical IO APIC number for other IO APIC */
1374
1375         if (id >= NAPICID)
1376                 return 0;       /* Out of range */
1377
1378         for (cpu = 0; cpu <= mp_naps; cpu++)
1379                 if (CPU_TO_ID(cpu) == id)
1380                         return 0;       /* Conflict with CPU */
1381
1382         for (oapic = 0; oapic < mp_napics && oapic < apic; oapic++)
1383                 if (IO_TO_ID(oapic) == id)
1384                         return 0;       /* Conflict with other APIC */
1385
1386         return 1;               /* ID is acceptable for IO APIC */
1387 }
1388
1389 static
1390 io_int *
1391 io_apic_find_int_entry(int apic, int pin)
1392 {
1393         int     x;
1394
1395         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1396         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1397                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1398                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1399                         return (&io_apic_ints[x]);
1400         }
1401         return NULL;
1402 }
1403
1404 /*
1405  * parse an Intel MP specification table
1406  */
1407 static void
1408 mptable_fix(void)
1409 {
1410         int     x;
1411         int     id;
1412         int     apic;           /* IO APIC unit number */
1413         int     freeid;         /* Free physical APIC ID */
1414         int     physid;         /* Current physical IO APIC ID */
1415         io_int *io14;
1416         int     bus_0 = 0;      /* Stop GCC warning */
1417         int     bus_pci = 0;    /* Stop GCC warning */
1418         int     num_pci_bus;
1419
1420         /*
1421          * Fix mis-numbering of the PCI bus and its INT entries if the BIOS
1422          * did it wrong.  The MP spec says that when more than 1 PCI bus
1423          * exists the BIOS must begin with bus entries for the PCI bus and use
1424          * actual PCI bus numbering.  This implies that when only 1 PCI bus
1425          * exists the BIOS can choose to ignore this ordering, and indeed many
1426          * MP motherboards do ignore it.  This causes a problem when the PCI
1427          * sub-system makes requests of the MP sub-system based on PCI bus
1428          * numbers.     So here we look for the situation and renumber the
1429          * busses and associated INTs in an effort to "make it right".
1430          */
1431
1432         /* find bus 0, PCI bus, count the number of PCI busses */
1433         for (num_pci_bus = 0, x = 0; x < mp_nbusses; ++x) {
1434                 if (bus_data[x].bus_id == 0) {
1435                         bus_0 = x;
1436                 }
1437                 if (bus_data[x].bus_type == PCI) {
1438                         ++num_pci_bus;
1439                         bus_pci = x;
1440                 }
1441         }
1442         /*
1443          * bus_0 == slot of bus with ID of 0
1444          * bus_pci == slot of last PCI bus encountered
1445          */
1446
1447         /* check the 1 PCI bus case for sanity */
1448         /* if it is number 0 all is well */
1449         if (num_pci_bus == 1 &&
1450             bus_data[bus_pci].bus_id != 0) {
1451
1452                 /* mis-numbered, swap with whichever bus uses slot 0 */
1453
1454                 /* swap the bus entry types */
1455                 bus_data[bus_pci].bus_type = bus_data[bus_0].bus_type;
1456                 bus_data[bus_0].bus_type = PCI;
1457
1458                 /* swap each relavant INTerrupt entry */
1459                 id = bus_data[bus_pci].bus_id;
1460                 for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1461                         if (io_apic_ints[x].src_bus_id == id) {
1462                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = 0;
1463                         }
1464                         else if (io_apic_ints[x].src_bus_id == 0) {
1465                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = id;
1466                         }
1467                 }
1468         }
1469
1470         /* Assign IO APIC IDs.
1471          *
1472          * First try the existing ID. If a conflict is detected, try
1473          * the ID in the MP table.  If a conflict is still detected, find
1474          * a free id.
1475          *
1476          * We cannot use the ID_TO_IO table before all conflicts has been
1477          * resolved and the table has been corrected.
1478          */
1479         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic) { /* For all IO APICs */
1480
1481                 /* First try to use the value set by the BIOS */
1482                 physid = io_apic_get_id(apic);
1483                 if (io_apic_id_acceptable(apic, physid)) {
1484                         if (IO_TO_ID(apic) != physid)
1485                                 swap_apic_id(apic, IO_TO_ID(apic), physid);
1486                         continue;
1487                 }
1488
1489                 /* Then check if the value in the MP table is acceptable */
1490                 if (io_apic_id_acceptable(apic, IO_TO_ID(apic)))
1491                         continue;
1492
1493                 /* Last resort, find a free APIC ID and use it */
1494                 freeid = first_free_apic_id();
1495                 if (freeid >= NAPICID)
1496                         panic("No free physical APIC IDs found");
1497
1498                 if (io_apic_id_acceptable(apic, freeid)) {
1499                         swap_apic_id(apic, IO_TO_ID(apic), freeid);
1500                         continue;
1501                 }
1502                 panic("Free physical APIC ID not usable");
1503         }
1504         fix_id_to_io_mapping();
1505
1506         /* detect and fix broken Compaq MP table */
1507         if (apic_int_type(0, 0) == -1) {
1508                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: 8259->APIC entry missing!\n");
1509                 io_apic_ints[nintrs].int_type = 3;      /* ExtInt */
1510                 io_apic_ints[nintrs].int_vector = 0xff; /* Unassigned */
1511                 /* XXX fixme, set src bus id etc, but it doesn't seem to hurt */
1512                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_id = IO_TO_ID(0);
1513                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_int = 0;  /* Pin 0 */
1514                 nintrs++;
1515         } else if (apic_int_type(0, 0) == 0) {
1516                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: ExtINT entry corrupt!\n");
1517                 for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1518                         if ((0 == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1519                             (0 == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
1520                                 io_apic_ints[x].int_type = 3;
1521                                 io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
1522                                 break;
1523                         }
1524         }
1525
1526         /*
1527          * Fix missing IRQ 15 when IRQ 14 is an ISA interrupt.  IDE
1528          * controllers universally come in pairs.  If IRQ 14 is specified
1529          * as an ISA interrupt, then IRQ 15 had better be too.
1530          *
1531          * [ Shuttle XPC / AMD Athlon X2 ]
1532          *      The MPTable is missing an entry for IRQ 15.  Note that the
1533          *      ACPI table has an entry for both 14 and 15.
1534          */
1535         if (apic_int_type(0, 14) == 0 && apic_int_type(0, 15) == -1) {
1536                 kprintf("APIC_IO: MP table broken: IRQ 15 not ISA when IRQ 14 is!\n");
1537                 io14 = io_apic_find_int_entry(0, 14);
1538                 io_apic_ints[nintrs] = *io14;
1539                 io_apic_ints[nintrs].src_bus_irq = 15;
1540                 io_apic_ints[nintrs].dst_apic_int = 15;
1541                 nintrs++;
1542         }
1543 }
1544
1545 /* Assign low level interrupt handlers */
1546 static void
1547 setup_apic_irq_mapping(void)
1548 {
1549         int     x;
1550         int     int_vector;
1551
1552         /* Clear array */
1553         for (x = 0; x < APIC_INTMAPSIZE; x++) {
1554                 int_to_apicintpin[x].ioapic = -1;
1555                 int_to_apicintpin[x].int_pin = 0;
1556                 int_to_apicintpin[x].apic_address = NULL;
1557                 int_to_apicintpin[x].redirindex = 0;
1558         }
1559
1560         /* First assign ISA/EISA interrupts */
1561         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1562                 int_vector = io_apic_ints[x].src_bus_irq;
1563                 if (int_vector < APIC_INTMAPSIZE &&
1564                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
1565                     int_to_apicintpin[int_vector].ioapic == -1 &&
1566                     (apic_int_is_bus_type(x, ISA) ||
1567                      apic_int_is_bus_type(x, EISA)) &&
1568                     io_apic_ints[x].int_type == 0) {
1569                         assign_apic_irq(ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id),
1570                                         io_apic_ints[x].dst_apic_int,
1571                                         int_vector);
1572                 }
1573         }
1574
1575         /* Assign ExtInt entry if no ISA/EISA interrupt 0 entry */
1576         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1577                 if (io_apic_ints[x].dst_apic_int == 0 &&
1578                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(0) &&
1579                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
1580                     int_to_apicintpin[0].ioapic == -1 &&
1581                     io_apic_ints[x].int_type == 3) {
1582                         assign_apic_irq(0, 0, 0);
1583                         break;
1584                 }
1585         }
1586
1587         /* Assign PCI interrupts */
1588         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1589                 if (io_apic_ints[x].int_type == 0 &&
1590                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
1591                     apic_int_is_bus_type(x, PCI))
1592                         allocate_apic_irq(x);
1593         }
1594 }
1595
1596 #endif
1597
1598 void
1599 mp_set_cpuids(int cpu_id, int apic_id)
1600 {
1601         CPU_TO_ID(cpu_id) = apic_id;
1602         ID_TO_CPU(apic_id) = cpu_id;
1603 }
1604
1605 static int
1606 processor_entry(const struct PROCENTRY *entry, int cpu)
1607 {
1608         KKASSERT(cpu > 0);
1609
1610         /* check for usability */
1611         if (!(entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN))
1612                 return 0;
1613
1614         /* check for BSP flag */
1615         if (entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
1616                 mp_set_cpuids(0, entry->apic_id);
1617                 return 0;       /* its already been counted */
1618         }
1619
1620         /* add another AP to list, if less than max number of CPUs */
1621         else if (cpu < MAXCPU) {
1622                 mp_set_cpuids(cpu, entry->apic_id);
1623                 return 1;
1624         }
1625
1626         return 0;
1627 }
1628
1629 #ifdef APIC_IO
1630
1631 static int
1632 bus_entry(const struct BUSENTRY *entry, int bus)
1633 {
1634         int     x;
1635         char    c, name[8];
1636
1637         /* encode the name into an index */
1638         for (x = 0; x < 6; ++x) {
1639                 if ((c = entry->bus_type[x]) == ' ')
1640                         break;
1641                 name[x] = c;
1642         }
1643         name[x] = '\0';
1644
1645         if ((x = lookup_bus_type(name)) == UNKNOWN_BUSTYPE)
1646                 panic("unknown bus type: '%s'", name);
1647
1648         bus_data[bus].bus_id = entry->bus_id;
1649         bus_data[bus].bus_type = x;
1650
1651         return 1;
1652 }
1653
1654 static int
1655 io_apic_entry(const struct IOAPICENTRY *entry, int apic)
1656 {
1657         if (!(entry->apic_flags & IOAPICENTRY_FLAG_EN))
1658                 return 0;
1659
1660         IO_TO_ID(apic) = entry->apic_id;
1661         ID_TO_IO(entry->apic_id) = apic;
1662
1663         return 1;
1664 }
1665
1666 static int
1667 lookup_bus_type(char *name)
1668 {
1669         int     x;
1670
1671         for (x = 0; x < MAX_BUSTYPE; ++x)
1672                 if (strcmp(bus_type_table[x].name, name) == 0)
1673                         return bus_type_table[x].type;
1674
1675         return UNKNOWN_BUSTYPE;
1676 }
1677
1678 static int
1679 int_entry(const struct INTENTRY *entry, int intr)
1680 {
1681         int apic;
1682
1683         io_apic_ints[intr].int_type = entry->int_type;
1684         io_apic_ints[intr].int_flags = entry->int_flags;
1685         io_apic_ints[intr].src_bus_id = entry->src_bus_id;
1686         io_apic_ints[intr].src_bus_irq = entry->src_bus_irq;
1687         if (entry->dst_apic_id == 255) {
1688                 /* This signal goes to all IO APICS.  Select an IO APIC
1689                    with sufficient number of interrupt pins */
1690                 for (apic = 0; apic < mp_napics; apic++)
1691                         if (((io_apic_read(apic, IOAPIC_VER) &
1692                               IOART_VER_MAXREDIR) >> MAXREDIRSHIFT) >=
1693                             entry->dst_apic_int)
1694                                 break;
1695                 if (apic < mp_napics)
1696                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = IO_TO_ID(apic);
1697                 else
1698                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1699         } else
1700                 io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1701         io_apic_ints[intr].dst_apic_int = entry->dst_apic_int;
1702
1703         return 1;
1704 }
1705
1706 static int
1707 apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type)
1708 {
1709         int     bus;
1710
1711         for (bus = 0; bus < mp_nbusses; ++bus)
1712                 if ((bus_data[bus].bus_id == io_apic_ints[intr].src_bus_id)
1713                     && ((int) bus_data[bus].bus_type == bus_type))
1714                         return 1;
1715
1716         return 0;
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Given a traditional ISA INT mask, return an APIC mask.
1721  */
1722 u_int
1723 isa_apic_mask(u_int isa_mask)
1724 {
1725         int isa_irq;
1726         int apic_pin;
1727
1728 #if defined(SKIP_IRQ15_REDIRECT)
1729         if (isa_mask == (1 << 15)) {
1730                 kprintf("skipping ISA IRQ15 redirect\n");
1731                 return isa_mask;
1732         }
1733 #endif  /* SKIP_IRQ15_REDIRECT */
1734
1735         isa_irq = ffs(isa_mask);                /* find its bit position */
1736         if (isa_irq == 0)                       /* doesn't exist */
1737                 return 0;
1738         --isa_irq;                              /* make it zero based */
1739
1740         apic_pin = isa_apic_irq(isa_irq);       /* look for APIC connection */
1741         if (apic_pin == -1)
1742                 return 0;
1743
1744         return (1 << apic_pin);                 /* convert pin# to a mask */
1745 }
1746
1747 /*
1748  * Determine which APIC pin an ISA/EISA INT is attached to.
1749  */
1750 #define INTTYPE(I)      (io_apic_ints[(I)].int_type)
1751 #define INTPIN(I)       (io_apic_ints[(I)].dst_apic_int)
1752 #define INTIRQ(I)       (io_apic_ints[(I)].int_vector)
1753 #define INTAPIC(I)      (ID_TO_IO(io_apic_ints[(I)].dst_apic_id))
1754
1755 #define SRCBUSIRQ(I)    (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq)
1756 int
1757 isa_apic_irq(int isa_irq)
1758 {
1759         int     intr;
1760
1761         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1762                 if (INTTYPE(intr) == 0) {               /* standard INT */
1763                         if (SRCBUSIRQ(intr) == isa_irq) {
1764                                 if (apic_int_is_bus_type(intr, ISA) ||
1765                                     apic_int_is_bus_type(intr, EISA)) {
1766                                         if (INTIRQ(intr) == 0xff)
1767                                                 return -1; /* unassigned */
1768                                         return INTIRQ(intr);    /* found */
1769                                 }
1770                         }
1771                 }
1772         }
1773         return -1;                                      /* NOT found */
1774 }
1775
1776
1777 /*
1778  * Determine which APIC pin a PCI INT is attached to.
1779  */
1780 #define SRCBUSID(I)     (io_apic_ints[(I)].src_bus_id)
1781 #define SRCBUSDEVICE(I) ((io_apic_ints[(I)].src_bus_irq >> 2) & 0x1f)
1782 #define SRCBUSLINE(I)   (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq & 0x03)
1783 int
1784 pci_apic_irq(int pciBus, int pciDevice, int pciInt)
1785 {
1786         int     intr;
1787
1788         --pciInt;                                       /* zero based */
1789
1790         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1791                 if ((INTTYPE(intr) == 0)                /* standard INT */
1792                     && (SRCBUSID(intr) == pciBus)
1793                     && (SRCBUSDEVICE(intr) == pciDevice)
1794                     && (SRCBUSLINE(intr) == pciInt)) {  /* a candidate IRQ */
1795                         if (apic_int_is_bus_type(intr, PCI)) {
1796                                 if (INTIRQ(intr) == 0xff) {
1797                                         kprintf("IOAPIC: pci_apic_irq() "
1798                                                 "failed\n");
1799                                         return -1;      /* unassigned */
1800                                 }
1801                                 return INTIRQ(intr);    /* exact match */
1802                         }
1803                 }
1804         }
1805
1806         return -1;                                      /* NOT found */
1807 }
1808
1809 int
1810 next_apic_irq(int irq)
1811 {
1812         int intr, ointr;
1813         int bus, bustype;
1814
1815         bus = 0;
1816         bustype = 0;
1817         for (intr = 0; intr < nintrs; intr++) {
1818                 if (INTIRQ(intr) != irq || INTTYPE(intr) != 0)
1819                         continue;
1820                 bus = SRCBUSID(intr);
1821                 bustype = apic_bus_type(bus);
1822                 if (bustype != ISA &&
1823                     bustype != EISA &&
1824                     bustype != PCI)
1825                         continue;
1826                 break;
1827         }
1828         if (intr >= nintrs) {
1829                 return -1;
1830         }
1831         for (ointr = intr + 1; ointr < nintrs; ointr++) {
1832                 if (INTTYPE(ointr) != 0)
1833                         continue;
1834                 if (bus != SRCBUSID(ointr))
1835                         continue;
1836                 if (bustype == PCI) {
1837                         if (SRCBUSDEVICE(intr) != SRCBUSDEVICE(ointr))
1838                                 continue;
1839                         if (SRCBUSLINE(intr) != SRCBUSLINE(ointr))
1840                                 continue;
1841                 }
1842                 if (bustype == ISA || bustype == EISA) {
1843                         if (SRCBUSIRQ(intr) != SRCBUSIRQ(ointr))
1844                                 continue;
1845                 }
1846                 if (INTPIN(intr) == INTPIN(ointr))
1847                         continue;
1848                 break;
1849         }
1850         if (ointr >= nintrs) {
1851                 return -1;
1852         }
1853         return INTIRQ(ointr);
1854 }
1855 #undef SRCBUSLINE
1856 #undef SRCBUSDEVICE
1857 #undef SRCBUSID
1858 #undef SRCBUSIRQ
1859
1860 #undef INTPIN
1861 #undef INTIRQ
1862 #undef INTAPIC
1863 #undef INTTYPE
1864
1865 #endif
1866
1867 /*
1868  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect an ISA INTerrupt.
1869  *
1870  * XXX FIXME:
1871  *  Exactly what this means is unclear at this point.  It is a solution
1872  *  for motherboards that redirect the MBIRQ0 pin.  Generically a motherboard
1873  *  could route any of the ISA INTs to upper (>15) IRQ values.  But most would
1874  *  NOT be redirected via MBIRQ0, thus "undirect()ing" them would NOT be an
1875  *  option.
1876  */
1877 int
1878 undirect_isa_irq(int rirq)
1879 {
1880 #if defined(READY)
1881         if (bootverbose)
1882             kprintf("Freeing redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1883         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1884         return /* XXX */;
1885 #else
1886         if (bootverbose)
1887             kprintf("Freeing (NOT implemented) redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1888         return 0;
1889 #endif  /* READY */
1890 }
1891
1892
1893 /*
1894  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect a PCI INTerrupt
1895  */
1896 int
1897 undirect_pci_irq(int rirq)
1898 {
1899 #if defined(READY)
1900         if (bootverbose)
1901                 kprintf("Freeing redirected PCI irq %d.\n", rirq);
1902
1903         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1904         return /* XXX */;
1905 #else
1906         if (bootverbose)
1907                 kprintf("Freeing (NOT implemented) redirected PCI irq %d.\n",
1908                        rirq);
1909         return 0;
1910 #endif  /* READY */
1911 }
1912
1913
1914 #ifdef APIC_IO
1915
1916 /*
1917  * given a bus ID, return:
1918  *  the bus type if found
1919  *  -1 if NOT found
1920  */
1921 int
1922 apic_bus_type(int id)
1923 {
1924         int     x;
1925
1926         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
1927                 if (bus_data[x].bus_id == id)
1928                         return bus_data[x].bus_type;
1929
1930         return -1;
1931 }
1932
1933 /*
1934  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1935  *  the associated src bus ID if found
1936  *  -1 if NOT found
1937  */
1938 int
1939 apic_src_bus_id(int apic, int pin)
1940 {
1941         int     x;
1942
1943         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1944         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1945                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1946                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1947                         return (io_apic_ints[x].src_bus_id);
1948
1949         return -1;              /* NOT found */
1950 }
1951
1952 /*
1953  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1954  *  the associated src bus IRQ if found
1955  *  -1 if NOT found
1956  */
1957 int
1958 apic_src_bus_irq(int apic, int pin)
1959 {
1960         int     x;
1961
1962         for (x = 0; x < nintrs; x++)
1963                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1964                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1965                         return (io_apic_ints[x].src_bus_irq);
1966
1967         return -1;              /* NOT found */
1968 }
1969
1970
1971 /*
1972  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1973  *  the associated INTerrupt type if found
1974  *  -1 if NOT found
1975  */
1976 int
1977 apic_int_type(int apic, int pin)
1978 {
1979         int     x;
1980
1981         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1982         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1983                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1984                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1985                         return (io_apic_ints[x].int_type);
1986         }
1987         return -1;              /* NOT found */
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Return the IRQ associated with an APIC pin
1992  */
1993 int
1994 apic_irq(int apic, int pin)
1995 {
1996         int x;
1997         int res;
1998
1999         for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
2000                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
2001                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
2002                         res = io_apic_ints[x].int_vector;
2003                         if (res == 0xff)
2004                                 return -1;
2005                         if (apic != int_to_apicintpin[res].ioapic)
2006                                 panic("apic_irq: inconsistent table %d/%d", apic, int_to_apicintpin[res].ioapic);
2007                         if (pin != int_to_apicintpin[res].int_pin)
2008                                 panic("apic_irq inconsistent table (2)");
2009                         return res;
2010                 }
2011         }
2012         return -1;
2013 }
2014
2015
2016 /*
2017  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
2018  *  the associated trigger mode if found
2019  *  -1 if NOT found
2020  */
2021 int
2022 apic_trigger(int apic, int pin)
2023 {
2024         int     x;
2025
2026         /* search each of the possible INTerrupt sources */
2027         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
2028                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
2029                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
2030                         return ((io_apic_ints[x].int_flags >> 2) & 0x03);
2031
2032         return -1;              /* NOT found */
2033 }
2034
2035
2036 /*
2037  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
2038  *  the associated 'active' level if found
2039  *  -1 if NOT found
2040  */
2041 int
2042 apic_polarity(int apic, int pin)
2043 {
2044         int     x;
2045
2046         /* search each of the possible INTerrupt sources */
2047         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
2048                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
2049                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
2050                         return (io_apic_ints[x].int_flags & 0x03);
2051
2052         return -1;              /* NOT found */
2053 }
2054
2055 /*
2056  * set data according to MP defaults
2057  * FIXME: probably not complete yet...
2058  */
2059 static void
2060 mptable_default(int type)
2061 {
2062         int     io_apic_id;
2063         int     pin;
2064
2065 #if 0
2066         kprintf("  MP default config type: %d\n", type);
2067         switch (type) {
2068         case 1:
2069                 kprintf("   bus: ISA, APIC: 82489DX\n");
2070                 break;
2071         case 2:
2072                 kprintf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
2073                 break;
2074         case 3:
2075                 kprintf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
2076                 break;
2077         case 4:
2078                 kprintf("   bus: MCA, APIC: 82489DX\n");
2079                 break;
2080         case 5:
2081                 kprintf("   bus: ISA+PCI, APIC: Integrated\n");
2082                 break;
2083         case 6:
2084                 kprintf("   bus: EISA+PCI, APIC: Integrated\n");
2085                 break;
2086         case 7:
2087                 kprintf("   bus: MCA+PCI, APIC: Integrated\n");
2088                 break;
2089         default:
2090                 kprintf("   future type\n");
2091                 break;
2092                 /* NOTREACHED */
2093         }
2094 #endif  /* 0 */
2095
2096         /* one and only IO APIC */
2097         io_apic_id = (io_apic_read(0, IOAPIC_ID) & APIC_ID_MASK) >> 24;
2098
2099         /*
2100          * sanity check, refer to MP spec section 3.6.6, last paragraph
2101          * necessary as some hardware isn't properly setting up the IO APIC
2102          */
2103 #if defined(REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE)
2104         if (io_apic_id != 2) {
2105 #else
2106         if ((io_apic_id == 0) || (io_apic_id == 1) || (io_apic_id == 15)) {
2107 #endif  /* REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE */
2108                 io_apic_set_id(0, 2);
2109                 io_apic_id = 2;
2110         }
2111         IO_TO_ID(0) = io_apic_id;
2112         ID_TO_IO(io_apic_id) = 0;
2113
2114         /* fill out bus entries */
2115         switch (type) {
2116         case 1:
2117         case 2:
2118         case 3:
2119         case 4:
2120         case 5:
2121         case 6:
2122         case 7:
2123                 bus_data[0].bus_id = default_data[type - 1][1];
2124                 bus_data[0].bus_type = default_data[type - 1][2];
2125                 bus_data[1].bus_id = default_data[type - 1][3];
2126                 bus_data[1].bus_type = default_data[type - 1][4];
2127                 break;
2128
2129         /* case 4: case 7:                 MCA NOT supported */
2130         default:                /* illegal/reserved */
2131                 panic("BAD default MP config: %d", type);
2132                 /* NOTREACHED */
2133         }
2134
2135         /* general cases from MP v1.4, table 5-2 */
2136         for (pin = 0; pin < 16; ++pin) {
2137                 io_apic_ints[pin].int_type = 0;
2138                 io_apic_ints[pin].int_flags = 0x05;     /* edge/active-hi */
2139                 io_apic_ints[pin].src_bus_id = 0;
2140                 io_apic_ints[pin].src_bus_irq = pin;    /* IRQ2 caught below */
2141                 io_apic_ints[pin].dst_apic_id = io_apic_id;
2142                 io_apic_ints[pin].dst_apic_int = pin;   /* 1-to-1 */
2143         }
2144
2145         /* special cases from MP v1.4, table 5-2 */
2146         if (type == 2) {
2147                 io_apic_ints[2].int_type = 0xff;        /* N/C */
2148                 io_apic_ints[13].int_type = 0xff;       /* N/C */
2149 #if !defined(APIC_MIXED_MODE)
2150                 /** FIXME: ??? */
2151                 panic("sorry, can't support type 2 default yet");
2152 #endif  /* APIC_MIXED_MODE */
2153         }
2154         else
2155                 io_apic_ints[2].src_bus_irq = 0;        /* ISA IRQ0 is on APIC INT 2 */
2156
2157         if (type == 7)
2158                 io_apic_ints[0].int_type = 0xff;        /* N/C */
2159         else
2160                 io_apic_ints[0].int_type = 3;   /* vectored 8259 */
2161 }
2162
2163 #endif  /* APIC_IO */
2164
2165 /*
2166  * Map a physical memory address representing I/O into KVA.  The I/O
2167  * block is assumed not to cross a page boundary.
2168  */
2169 void *
2170 permanent_io_mapping(vm_paddr_t pa)
2171 {
2172         KKASSERT(pa < 0x100000000LL);
2173
2174         return pmap_mapdev_uncacheable(pa, PAGE_SIZE);
2175 }
2176
2177 /*
2178  * start each AP in our list
2179  */
2180 static int
2181 start_all_aps(u_int boot_addr)
2182 {
2183         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
2184         u_int64_t *pt4, *pt3, *pt2;
2185         int     x, i, pg;
2186         int     shift;
2187         int     smicount;
2188         int     smibest;
2189         int     smilast;
2190         u_char  mpbiosreason;
2191         u_long  mpbioswarmvec;
2192         struct mdglobaldata *gd;
2193         struct privatespace *ps;
2194
2195         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
2196
2197         /* Initialize BSP's local APIC */
2198         apic_initialize(TRUE);
2199
2200         /* install the AP 1st level boot code */
2201         pmap_kenter(va, boot_address);
2202         cpu_invlpg((void *)va);         /* JG XXX */
2203         bcopy(mptramp_start, (void *)va, bootMP_size);
2204
2205         /* Locate the page tables, they'll be below the trampoline */
2206         pt4 = (u_int64_t *)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + KERNBASE);
2207         pt3 = pt4 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
2208         pt2 = pt3 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
2209
2210         /* Create the initial 1GB replicated page tables */
2211         for (i = 0; i < 512; i++) {
2212                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
2213                 pt4[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + PAGE_SIZE);
2214                 pt4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
2215
2216                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
2217                 pt3[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + (2 * PAGE_SIZE));
2218                 pt3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
2219
2220                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
2221                 pt2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
2222                 pt2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
2223         }
2224
2225         /* save the current value of the warm-start vector */
2226         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
2227         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2228         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
2229
2230         /* setup a vector to our boot code */
2231         *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
2232         *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
2233         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2234         outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
2235
2236         /*
2237          * If we have a TSC we can figure out the SMI interrupt rate.
2238          * The SMI does not necessarily use a constant rate.  Spend
2239          * up to 250ms trying to figure it out.
2240          */
2241         smibest = 0;
2242         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
2243                 set_apic_timer(275000);
2244                 smilast = read_apic_timer();
2245                 for (x = 0; x < 20 && read_apic_timer(); ++x) {
2246                         smicount = smitest();
2247                         if (smibest == 0 || smilast - smicount < smibest)
2248                                 smibest = smilast - smicount;
2249                         smilast = smicount;
2250                 }
2251                 if (smibest > 250000)
2252                         smibest = 0;
2253                 if (smibest) {
2254                         smibest = smibest * (int64_t)1000000 /
2255                                   get_apic_timer_frequency();
2256                 }
2257         }
2258         if (smibest)
2259                 kprintf("SMI Frequency (worst case): %d Hz (%d us)\n",
2260                         1000000 / smibest, smibest);
2261
2262         /* start each AP */
2263         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
2264
2265                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
2266
2267                 /* first page of AP's private space */
2268                 pg = x * x86_64_btop(sizeof(struct privatespace));
2269
2270                 /* allocate new private data page(s) */
2271                 gd = (struct mdglobaldata *)kmem_alloc(&kernel_map,
2272                                 MDGLOBALDATA_BASEALLOC_SIZE);
2273
2274                 gd = &CPU_prvspace[x].mdglobaldata;     /* official location */
2275                 bzero(gd, sizeof(*gd));
2276                 gd->mi.gd_prvspace = ps = &CPU_prvspace[x];
2277
2278                 /* prime data page for it to use */
2279                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
2280                 cpu_gdinit(gd, x);
2281                 gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
2282                 gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
2283                 gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
2284                 gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
2285                 gd->gd_CADDR1 = ps->CPAGE1;
2286                 gd->gd_CADDR2 = ps->CPAGE2;
2287                 gd->gd_CADDR3 = ps->CPAGE3;
2288                 gd->gd_PADDR1 = (pt_entry_t *)ps->PPAGE1;
2289                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
2290                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
2291
2292                 /* setup a vector to our boot code */
2293                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
2294                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
2295                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2296                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
2297
2298                 /*
2299                  * Setup the AP boot stack
2300                  */
2301                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES*PAGE_SIZE/2];
2302                 bootAP = x;
2303
2304                 /* attempt to start the Application Processor */
2305                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
2306                 if (!start_ap(gd, boot_addr, smibest)) {
2307                         kprintf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", x, CPU_TO_ID(x));
2308                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
2309                         /* better panic as the AP may be running loose */
2310                         kprintf("panic y/n? [y] ");
2311                         if (cngetc() != 'n')
2312                                 panic("bye-bye");
2313                 }
2314                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
2315
2316                 /* record its version info */
2317                 cpu_apic_versions[x] = cpu_apic_versions[0];
2318         }
2319
2320         /* set ncpus to 1 + highest logical cpu.  Not all may have come up */
2321         ncpus = x;
2322
2323         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
2324         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
2325                 ;
2326         --shift;
2327         ncpus2_shift = shift;
2328         ncpus2 = 1 << shift;
2329         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
2330
2331         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
2332         if ((1 << shift) < ncpus)
2333                 ++shift;
2334         ncpus_fit = 1 << shift;
2335         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
2336
2337         /* build our map of 'other' CPUs */
2338         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
2339         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
2340         bzero(mycpu->gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
2341
2342         /* fill in our (BSP) APIC version */
2343         cpu_apic_versions[0] = lapic->version;
2344
2345         /* restore the warmstart vector */
2346         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
2347         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
2348         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
2349
2350         /*
2351          * NOTE!  The idlestack for the BSP was setup by locore.  Finish
2352          * up, clean out the P==V mapping we did earlier.
2353          */
2354         pmap_set_opt();
2355
2356         /* number of APs actually started */
2357         return ncpus - 1;
2358 }
2359
2360
2361 /*
2362  * load the 1st level AP boot code into base memory.
2363  */
2364
2365 /* targets for relocation */
2366 extern void bigJump(void);
2367 extern void bootCodeSeg(void);
2368 extern void bootDataSeg(void);
2369 extern void MPentry(void);
2370 extern u_int MP_GDT;
2371 extern u_int mp_gdtbase;
2372
2373 #if 0
2374
2375 static void
2376 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
2377 {
2378         int     x;
2379         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
2380         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
2381         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
2382         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
2383         u_int8_t *dst8;
2384         u_int16_t *dst16;
2385         u_int32_t *dst32;
2386
2387         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
2388
2389         for (x = 0; x < size; ++x)
2390                 *dst++ = *src++;
2391
2392         /*
2393          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
2394          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
2395          * to mpboot.s might require changes here.
2396          */
2397
2398         /* boot code is located in KERNEL space */
2399         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
2400
2401         /* modify the lgdt arg */
2402         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
2403         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
2404
2405         /* modify the ljmp target for MPentry() */
2406         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
2407         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
2408
2409         /* modify the target for boot code segment */
2410         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
2411         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
2412         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
2413         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
2414
2415         /* modify the target for boot data segment */
2416         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
2417         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
2418         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
2419         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
2420 }
2421
2422 #endif
2423
2424 /*
2425  * This function starts the AP (application processor) identified
2426  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
2427  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
2428  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
2429  * but it seems to work.
2430  *
2431  * NOTE: eventually an AP gets to ap_init(), which is called just
2432  * before the AP goes into the LWKT scheduler's idle loop.
2433  */
2434 static int
2435 start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest)
2436 {
2437         int     physical_cpu;
2438         int     vector;
2439         u_long  icr_lo, icr_hi;
2440
2441         POSTCODE(START_AP_POST);
2442
2443         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
2444         physical_cpu = CPU_TO_ID(gd->mi.gd_cpuid);
2445
2446         /* calculate the vector */
2447         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
2448
2449         /* We don't want anything interfering */
2450         cpu_disable_intr();
2451
2452         /* Make sure the target cpu sees everything */
2453         wbinvd();
2454
2455         /*
2456          * Try to detect when a SMI has occurred, wait up to 200ms.
2457          *
2458          * If a SMI occurs during an AP reset but before we issue
2459          * the STARTUP command, the AP may brick.  To work around
2460          * this problem we hold off doing the AP startup until
2461          * after we have detected the SMI.  Hopefully another SMI
2462          * will not occur before we finish the AP startup.
2463          *
2464          * Retries don't seem to help.  SMIs have a window of opportunity
2465          * and if USB->legacy keyboard emulation is enabled in the BIOS
2466          * the interrupt rate can be quite high.
2467          *
2468          * NOTE: Don't worry about the L1 cache load, it might bloat
2469          *       ldelta a little but ndelta will be so huge when the SMI
2470          *       occurs the detection logic will still work fine.
2471          */
2472         if (smibest) {
2473                 set_apic_timer(200000);
2474                 smitest();
2475         }
2476
2477         /*
2478          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
2479          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
2480          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
2481          * ignored.
2482          *
2483          * see apic/apicreg.h for icr bit definitions.
2484          *
2485          * TIME CRITICAL CODE, DO NOT DO ANY KPRINTFS IN THE HOT PATH.
2486          */
2487
2488         /*
2489          * Setup the address for the target AP.  We can setup
2490          * icr_hi once and then just trigger operations with
2491          * icr_lo.
2492          */
2493         icr_hi = lapic->icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
2494         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
2495         icr_lo = lapic->icr_lo & 0xfff00000;
2496         lapic->icr_hi = icr_hi;
2497
2498         /*
2499          * Do an INIT IPI: assert RESET
2500          *
2501          * Use edge triggered mode to assert INIT
2502          */
2503         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00004500;
2504         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2505                  /* spin */ ;
2506
2507         /*
2508          * The spec calls for a 10ms delay but we may have to use a
2509          * MUCH lower delay to avoid bricking an AP due to a fast SMI
2510          * interrupt.  We have other loops here too and dividing by 2
2511          * doesn't seem to be enough even after subtracting 350us,
2512          * so we divide by 4.
2513          *
2514          * Our minimum delay is 150uS, maximum is 10ms.  If no SMI
2515          * interrupt was detected we use the full 10ms.
2516          */
2517         if (smibest == 0)
2518                 u_sleep(10000);
2519         else if (smibest < 150 * 4 + 350)
2520                 u_sleep(150);
2521         else if ((smibest - 350) / 4 < 10000)
2522                 u_sleep((smibest - 350) / 4);
2523         else
2524                 u_sleep(10000);
2525
2526         /*
2527          * Do an INIT IPI: deassert RESET
2528          *
2529          * Use level triggered mode to deassert.  It is unclear
2530          * why we need to do this.
2531          */
2532         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
2533         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2534                  /* spin */ ;
2535         u_sleep(150);                           /* wait 150us */
2536
2537         /*
2538          * Next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
2539          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
2540          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
2541          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
2542          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
2543          * will run.
2544          */
2545         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2546         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2547                  /* spin */ ;
2548         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2549
2550         /*
2551          * Finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
2552          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
2553          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
2554          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
2555          */
2556         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2557         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2558                  /* spin */ ;
2559
2560         /* Resume normal operation */
2561         cpu_enable_intr();
2562
2563         /* wait for it to start, see ap_init() */
2564         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
2565         while (read_apic_timer()) {
2566                 if (smp_startup_mask & (1 << gd->mi.gd_cpuid))
2567                         return 1;       /* return SUCCESS */
2568         }
2569
2570         return 0;               /* return FAILURE */
2571 }
2572
2573 static
2574 int
2575 smitest(void)
2576 {
2577         int64_t ltsc;
2578         int64_t ntsc;
2579         int64_t ldelta;
2580         int64_t ndelta;
2581         int count;
2582
2583         ldelta = 0;
2584         ndelta = 0;
2585         while (read_apic_timer()) {
2586                 ltsc = rdtsc();
2587                 for (count = 0; count < 100; ++count)
2588                         ntsc = rdtsc(); /* force loop to occur */
2589                 if (ldelta) {
2590                         ndelta = ntsc - ltsc;
2591                         if (ldelta > ndelta)
2592                                 ldelta = ndelta;
2593                         if (ndelta > ldelta * 2)
2594                                 break;
2595                 } else {
2596                         ldelta = ntsc - ltsc;
2597                 }
2598         }
2599         return(read_apic_timer());
2600 }
2601
2602 /*
2603  * Lazy flush the TLB on all other CPU's.  DEPRECATED.
2604  *
2605  * If for some reason we were unable to start all cpus we cannot safely
2606  * use broadcast IPIs.
2607  */
2608 void
2609 smp_invltlb(void)
2610 {
2611 #ifdef SMP
2612         if (smp_startup_mask == smp_active_mask) {
2613                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
2614         } else {
2615                 selected_apic_ipi(smp_active_mask, XINVLTLB_OFFSET,
2616                         APIC_DELMODE_FIXED);
2617         }
2618 #endif
2619 }
2620
2621 /*
2622  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
2623  *  requesting that they halt execution.
2624  *
2625  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
2626  *
2627  *  - Signals all CPUs in map to stop.
2628  *  - Waits for each to stop.
2629  *
2630  * Returns:
2631  *  -1: error
2632  *   0: NA
2633  *   1: ok
2634  *
2635  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
2636  *            from executing at same time.
2637  */
2638 int
2639 stop_cpus(u_int map)
2640 {
2641         map &= smp_active_mask;
2642
2643         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
2644         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2645
2646         while ((stopped_cpus & map) != map)
2647                 /* spin */ ;
2648
2649         return 1;
2650 }
2651
2652
2653 /*
2654  * Called by a CPU to restart stopped CPUs.
2655  *
2656  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
2657  *
2658  *  - Signals all CPUs in map to restart.
2659  *  - Waits for each to restart.
2660  *
2661  * Returns:
2662  *  -1: error
2663  *   0: NA
2664  *   1: ok
2665  */
2666 int
2667 restart_cpus(u_int map)
2668 {
2669         /* signal other cpus to restart */
2670         started_cpus = map & smp_active_mask;
2671
2672         while ((stopped_cpus & map) != 0) /* wait for each to clear its bit */
2673                 /* spin */ ;
2674
2675         return 1;
2676 }
2677
2678 /*
2679  * This is called once the mpboot code has gotten us properly relocated
2680  * and the MMU turned on, etc.   ap_init() is actually the idle thread,
2681  * and when it returns the scheduler will call the real cpu_idle() main
2682  * loop for the idlethread.  Interrupts are disabled on entry and should
2683  * remain disabled at return.
2684  */
2685 void
2686 ap_init(void)
2687 {
2688         u_int   apic_id;
2689
2690         /*
2691          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
2692          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
2693          * is waiting for our signal.
2694          *
2695          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
2696          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
2697          * trying to send us an IPI.
2698          */
2699         smp_startup_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
2700         cpu_mfence();
2701
2702         /*
2703          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
2704          * then get the MP lock.
2705          *
2706          * Note: We are in a critical section.
2707          *
2708          * Note: We have to synchronize td_mpcount to our desired MP state
2709          * before calling cpu_try_mplock().
2710          *
2711          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
2712          *
2713          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
2714          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
2715          * caching it.
2716          */
2717         while (mp_finish == 0)
2718             cpu_lfence();
2719         ++curthread->td_mpcount;
2720         while (cpu_try_mplock() == 0)
2721             ;
2722
2723         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
2724             /*
2725              * The BSP is constantly updating tsc0_offset, figure out the
2726              * relative difference to synchronize ktrdump.
2727              */
2728             tsc_offsets[mycpu->gd_cpuid] = rdtsc() - tsc0_offset;
2729         }
2730
2731         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
2732         cpu_invltlb();
2733
2734 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
2735         lidt(&r_idt);
2736 #endif
2737
2738         /* Build our map of 'other' CPUs. */
2739         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
2740
2741         kprintf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", mycpu->gd_cpuid);
2742
2743         /* A quick check from sanity claus */
2744         apic_id = (apic_id_to_logical[(lapic->id & 0x0f000000) >> 24]);
2745         if (mycpu->gd_cpuid != apic_id) {
2746                 kprintf("SMP: cpuid = %d\n", mycpu->gd_cpuid);
2747                 kprintf("SMP: apic_id = %d\n", apic_id);
2748 #if JGXXX
2749                 kprintf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
2750 #endif
2751                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
2752         }
2753
2754         /* Initialize AP's local APIC for irq's */
2755         apic_initialize(FALSE);
2756
2757         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
2758         mem_range_AP_init();
2759
2760         /*
2761          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
2762          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
2763          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
2764          * message interlock could be left set which would also prevent
2765          * further IPIs.
2766          *
2767          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
2768          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
2769          * because we returning almost directly into the idle loop.
2770          *
2771          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
2772          * nothing we've done put it there.
2773          */
2774         KKASSERT(curthread->td_mpcount == 1);
2775         smp_active_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
2776
2777         /*
2778          * Enable interrupts here.  idle_restore will also do it, but
2779          * doing it here lets us clean up any strays that got posted to
2780          * the CPU during the AP boot while we are still in a critical
2781          * section.
2782          */
2783         __asm __volatile("sti; pause; pause"::);
2784         mdcpu->gd_fpending = 0;
2785
2786         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
2787         lwkt_process_ipiq();
2788
2789         /*
2790          * Releasing the mp lock lets the BSP finish up the SMP init
2791          */
2792         rel_mplock();
2793         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
2794 }
2795
2796 /*
2797  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
2798  */
2799 static
2800 void
2801 ap_finish(void)
2802 {
2803         mp_finish = 1;
2804         if (bootverbose)
2805                 kprintf("Finish MP startup\n");
2806         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
2807                 tsc0_offset = rdtsc();
2808         tsc_offsets[0] = 0;
2809         rel_mplock();
2810         while (smp_active_mask != smp_startup_mask) {
2811                 cpu_lfence();
2812                 if (cpu_feature & CPUID_TSC)
2813                         tsc0_offset = rdtsc();
2814         }
2815         while (try_mplock() == 0)
2816                 ;
2817         if (bootverbose)
2818                 kprintf("Active CPU Mask: %08x\n", smp_active_mask);
2819 }
2820
2821 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL)
2822
2823 void
2824 cpu_send_ipiq(int dcpu)
2825 {
2826         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask)
2827                 single_apic_ipi(dcpu, XIPIQ_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2828 }
2829
2830 #if 0   /* single_apic_ipi_passive() not working yet */
2831 /*
2832  * Returns 0 on failure, 1 on success
2833  */
2834 int
2835 cpu_send_ipiq_passive(int dcpu)
2836 {
2837         int r = 0;
2838         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask) {
2839                 r = single_apic_ipi_passive(dcpu, XIPIQ_OFFSET,
2840                                         APIC_DELMODE_FIXED);
2841         }
2842         return(r);
2843 }
2844 #endif
2845
2846 struct mptable_lapic_cbarg1 {
2847         int     cpu_count;
2848         int     ht_fixup;
2849         u_int   ht_apicid_mask;
2850 };
2851
2852 static int
2853 mptable_lapic_pass1_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2854 {
2855         const struct PROCENTRY *ent;
2856         struct mptable_lapic_cbarg1 *arg = xarg;
2857
2858         if (type != 0)
2859                 return 0;
2860         ent = pos;
2861
2862         if ((ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN) == 0)
2863                 return 0;
2864
2865         arg->cpu_count++;
2866         if (ent->apic_id < 32) {
2867                 arg->ht_apicid_mask |= 1 << ent->apic_id;
2868         } else if (arg->ht_fixup) {
2869                 kprintf("MPTABLE: lapic id > 32, disable HTT fixup\n");
2870                 arg->ht_fixup = 0;
2871         }
2872         return 0;
2873 }
2874
2875 struct mptable_lapic_cbarg2 {
2876         int     cpu;
2877         int     logical_cpus;
2878         int     found_bsp;
2879 };
2880
2881 static int
2882 mptable_lapic_pass2_callback(void *xarg, const void *pos, int type)
2883 {
2884         const struct PROCENTRY *ent;
2885         struct mptable_lapic_cbarg2 *arg = xarg;
2886
2887         if (type != 0)
2888                 return 0;
2889         ent = pos;
2890
2891         if (ent->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
2892                 KKASSERT(!arg->found_bsp);
2893                 arg->found_bsp = 1;
2894         }
2895
2896         if (processor_entry(ent, arg->cpu))
2897                 arg->cpu++;
2898
2899         if (arg->logical_cpus) {
2900                 struct PROCENTRY proc;
2901                 int i;
2902
2903                 /*
2904                  * Create fake mptable processor entries
2905                  * and feed them to processor_entry() to
2906                  * enumerate the logical CPUs.
2907                  */
2908                 bzero(&proc, sizeof(proc));
2909                 proc.type = 0;
2910                 proc.cpu_flags = PROCENTRY_FLAG_EN;
2911                 proc.apic_id = ent->apic_id;
2912
2913                 for (i = 1; i < arg->logical_cpus; i++) {
2914                         proc.apic_id++;
2915                         processor_entry(&proc, arg->cpu);
2916                         arg->cpu++;
2917                 }
2918         }
2919         return 0;
2920 }
2921
2922 static void
2923 mptable_imcr(struct mptable_pos *mpt)
2924 {
2925         /* record whether PIC or virtual-wire mode */
2926         machintr_setvar_simple(MACHINTR_VAR_IMCR_PRESENT,
2927                                mpt->mp_fps->mpfb2 & 0x80);
2928 }
2929
2930 struct mptable_lapic_enumerator {
2931         struct lapic_enumerator enumerator;
2932         vm_paddr_t              mpfps_paddr;
2933 };
2934
2935 static void
2936 mptable_lapic_default(void)
2937 {
2938         int ap_apicid, bsp_apicid;
2939
2940         mp_naps = 1; /* exclude BSP */
2941
2942         /* Map local apic before the id field is accessed */
2943         lapic_init(DEFAULT_APIC_BASE);
2944
2945         bsp_apicid = APIC_ID(lapic->id);
2946         ap_apicid = (bsp_apicid == 0) ? 1 : 0;
2947
2948         /* BSP */
2949         mp_set_cpuids(0, bsp_apicid);
2950         /* one and only AP */
2951         mp_set_cpuids(1, ap_apicid);
2952 }
2953
2954 /*
2955  * Configure:
2956  *     mp_naps
2957  *     ID_TO_CPU(N), APIC ID to logical CPU table
2958  *     CPU_TO_ID(N), logical CPU to APIC ID table
2959  */
2960 static void
2961 mptable_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *e)
2962 {
2963         struct mptable_pos mpt;
2964         struct mptable_lapic_cbarg1 arg1;
2965         struct mptable_lapic_cbarg2 arg2;
2966         mpcth_t cth;
2967         int error, logical_cpus = 0;
2968         vm_offset_t lapic_addr;
2969         vm_paddr_t mpfps_paddr;
2970
2971         mpfps_paddr = ((struct mptable_lapic_enumerator *)e)->mpfps_paddr;
2972         KKASSERT(mpfps_paddr != 0);
2973
2974         error = mptable_map(&mpt, mpfps_paddr);
2975         if (error)
2976                 panic("mptable_lapic_enumerate mptable_map failed\n");
2977
2978         KKASSERT(mpt.mp_fps != NULL);
2979
2980         /*
2981          * Check for use of 'default' configuration
2982          */
2983         if (mpt.mp_fps->mpfb1 != 0) {
2984                 mptable_lapic_default();
2985                 mptable_unmap(&mpt);
2986                 return;
2987         }
2988
2989         cth = mpt.mp_cth;
2990         KKASSERT(cth != NULL);
2991
2992         /* Save local apic address */
2993         lapic_addr = (vm_offset_t)cth->apic_address;
2994         KKASSERT(lapic_addr != 0);
2995
2996         /*
2997          * Find out how many CPUs do we have
2998          */
2999         bzero(&arg1, sizeof(arg1));
3000         arg1.ht_fixup = 1; /* Apply ht fixup by default */
3001
3002         error = mptable_iterate_entries(cth,
3003                     mptable_lapic_pass1_callback, &arg1);
3004         if (error)
3005                 panic("mptable_iterate_entries(lapic_pass1) failed\n");
3006         KKASSERT(arg1.cpu_count != 0);
3007
3008         /* See if we need to fixup HT logical CPUs. */
3009         if (arg1.ht_fixup) {
3010                 logical_cpus = mptable_hyperthread_fixup(arg1.ht_apicid_mask,
3011                                                          arg1.cpu_count);
3012                 if (logical_cpus != 0)
3013                         arg1.cpu_count *= logical_cpus;
3014         }
3015         mp_naps = arg1.cpu_count;
3016
3017         /* Qualify the numbers again, after possible HT fixup */
3018         if (mp_naps > MAXCPU) {
3019                 kprintf("Warning: only using %d of %d available CPUs!\n",
3020                         MAXCPU, mp_naps);
3021                 mp_naps = MAXCPU;
3022         }
3023
3024         --mp_naps;      /* subtract the BSP */
3025
3026         /*
3027          * Link logical CPU id to local apic id
3028          */
3029         bzero(&arg2, sizeof(arg2));
3030         arg2.cpu = 1;
3031         arg2.logical_cpus = logical_cpus;
3032
3033         error = mptable_iterate_entries(cth,
3034                     mptable_lapic_pass2_callback, &arg2);
3035         if (error)
3036                 panic("mptable_iterate_entries(lapic_pass2) failed\n");
3037         KKASSERT(arg2.found_bsp);
3038
3039         /* Map local apic */
3040         lapic_init(lapic_addr);
3041
3042         mptable_unmap(&mpt);
3043 }
3044
3045 static int
3046 mptable_lapic_probe(struct lapic_enumerator *e)
3047 {
3048         vm_paddr_t mpfps_paddr;
3049
3050         mpfps_paddr = mptable_probe();
3051         if (mpfps_paddr == 0)
3052                 return ENXIO;
3053
3054         ((struct mptable_lapic_enumerator *)e)->mpfps_paddr = mpfps_paddr;
3055         return 0;
3056 }
3057
3058 static struct mptable_lapic_enumerator  mptable_lapic_enumerator = {
3059         .enumerator = {
3060                 .lapic_prio = LAPIC_ENUM_PRIO_MPTABLE,
3061                 .lapic_probe = mptable_lapic_probe,
3062                 .lapic_enumerate = mptable_lapic_enumerate
3063         }
3064 };
3065
3066 static void
3067 mptable_apic_register(void)
3068 {
3069         lapic_enumerator_register(&mptable_lapic_enumerator.enumerator);
3070 }
3071 SYSINIT(madt, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY, mptable_apic_register, 0);