sys/platform/pc64/x86_64/machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
   4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
   5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
  40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
  41  */
  42
  43 #include "use_ether.h"
  44 //#include "use_npx.h"
  45 #include "use_isa.h"
  46 #include "opt_atalk.h"
  47 #include "opt_compat.h"
  48 #include "opt_cpu.h"
  49 #include "opt_ddb.h"
  50 #include "opt_directio.h"
  51 #include "opt_inet.h"
  52 #include "opt_ipx.h"
  53 #include "opt_msgbuf.h"
  54 #include "opt_swap.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/systm.h>
  58 #include <sys/sysproto.h>
  59 #include <sys/signalvar.h>
  60 #include <sys/kernel.h>
  61 #include <sys/linker.h>
  62 #include <sys/malloc.h>
  63 #include <sys/proc.h>
  64 #include <sys/priv.h>
  65 #include <sys/buf.h>
  66 #include <sys/reboot.h>
  67 #include <sys/mbuf.h>
  68 #include <sys/msgbuf.h>
  69 #include <sys/sysent.h>
  70 #include <sys/sysctl.h>
  71 #include <sys/vmmeter.h>
  72 #include <sys/bus.h>
  73 #include <sys/upcall.h>
  74 #include <sys/usched.h>
  75 #include <sys/reg.h>
  76
  77 #include <vm/vm.h>
  78 #include <vm/vm_param.h>
  79 #include <sys/lock.h>
  80 #include <vm/vm_kern.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vm_pager.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86
  87 #include <sys/thread2.h>
  88 #include <sys/mplock2.h>
  89
  90 #include <sys/user.h>
  91 #include <sys/exec.h>
  92 #include <sys/cons.h>
  93
  94 #include <ddb/ddb.h>
  95
  96 #include <machine/cpu.h>
  97 #include <machine/clock.h>
  98 #include <machine/specialreg.h>
  99 #if JG
 100 #include <machine/bootinfo.h>
 101 #endif
 102 #include <machine/md_var.h>
 103 #include <machine/metadata.h>
 104 #include <machine/pc/bios.h>
 105 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
 106 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
 107 #include <machine/smp.h>
 108 #ifdef PERFMON
 109 #include <machine/perfmon.h>
 110 #endif
 111 #include <machine/cputypes.h>
 112
 113 #ifdef OLD_BUS_ARCH
 114 #include <bus/isa/isa_device.h>
 115 #endif
 116 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
 117 #include <bus/isa/rtc.h>
 118 #include <sys/random.h>
 119 #include <sys/ptrace.h>
 120 #include <machine/sigframe.h>
 121
 122 #include <sys/machintr.h>
 123
 124 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
 125
 126 extern void init386(int first);
 127 extern void dblfault_handler(void);
 128 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
 129
 130 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
 131 extern void identify_cpu(void);
 132 #if JG
 133 extern void finishidentcpu(void);
 134 #endif
 135 extern void panicifcpuunsupported(void);
 136
 137 static void cpu_startup(void *);
 138 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 139 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
 140 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
 141 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
 142 #ifdef DIRECTIO
 143 extern void ffs_rawread_setup(void);
 144 #endif /* DIRECTIO */
 145 static void init_locks(void);
 146
 147 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
 148
 149 #ifdef DDB
 150 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 151 #endif
 152
 153 uint64_t SMPptpa;
 154 pt_entry_t *SMPpt;
 155
 156
 157 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU];
 158
 159 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
 160 u_long  atdevbase;
 161 #ifdef SMP
 162 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 163 #else
 164 int64_t tsc_offsets[1];
 165 #endif
 166
 167 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 168 extern int swtch_optim_stats;
 169 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 170         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 171 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 172         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 173 #endif
 174
 175 int physmem = 0;
 176
 177 u_long ebda_addr = 0;
 178
 179 static int
 180 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 181 {
 182         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
 183         return (error);
 184 }
 185
 186 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 187         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
 188
 189 static int
 190 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 191 {
 192         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 193                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
 194         return (error);
 195 }
 196
 197 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 198         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 199
 200 static int
 201 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 202 {
 203         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 204                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
 205         return (error);
 206 }
 207
 208 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 209         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
 210
 211 vm_paddr_t Maxmem;
 212 vm_paddr_t Realmem;
 213
 214 /*
 215  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
 216  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
 217  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
 218  * PHYSSEG entries.
 219  */
 220 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
 221
 222 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 223 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 224
 225 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
 226 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
 227 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
 228
 229 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
 230 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
 231 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
 232 static struct trapframe proc0_tf;
 233
 234 static void
 235 cpu_startup(void *dummy)
 236 {
 237         caddr_t v;
 238         vm_size_t size = 0;
 239         vm_offset_t firstaddr;
 240
 241         if (boothowto & RB_VERBOSE)
 242                 bootverbose++;
 243
 244         /*
 245          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 246          */
 247         kprintf("%s", version);
 248         startrtclock();
 249         printcpuinfo();
 250         panicifcpuunsupported();
 251 #ifdef PERFMON
 252         perfmon_init();
 253 #endif
 254         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
 255                 (intmax_t)Realmem,
 256                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
 257         /*
 258          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 259          */
 260         if (bootverbose) {
 261                 int indx;
 262
 263                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
 264                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 265                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 266
 267                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 268                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
 269                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 270                                 (intmax_t)size1,
 271                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
 272                 }
 273         }
 274
 275         /*
 276          * Allocate space for system data structures.
 277          * The first available kernel virtual address is in "v".
 278          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 279          * As pages of memory are allocated and cleared,
 280          * "firstaddr" is incremented.
 281          * An index into the kernel page table corresponding to the
 282          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
 283          */
 284
 285         /*
 286          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 287          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 288          * addresses to the various data structures.
 289          */
 290         firstaddr = 0;
 291 again:
 292         v = (caddr_t)firstaddr;
 293
 294 #define valloc(name, type, num) \
 295             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
 296 #define valloclim(name, type, num, lim) \
 297             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
 298
 299         /*
 300          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
 301          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 302          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 303          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 304          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 305          * maxbcache bytes.
 306          *
 307          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 308          */
 309         if (nbuf == 0) {
 310                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
 311                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
 312
 313                 nbuf = 50;
 314                 if (kbytes > 4096)
 315                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
 316                 if (kbytes > 65536)
 317                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
 318                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
 319                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
 324          * kernel_map.
 325          */
 326         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
 327                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
 328                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
 329         }
 330
 331         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
 332 #ifdef NSWBUF_MIN
 333         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
 334                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
 335 #endif
 336 #ifdef DIRECTIO
 337         ffs_rawread_setup();
 338 #endif
 339
 340         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
 341         valloc(buf, struct buf, nbuf);
 342
 343         /*
 344          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 345          */
 346         if (firstaddr == 0) {
 347                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
 348                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
 349                 if (firstaddr == 0)
 350                         panic("startup: no room for tables");
 351                 goto again;
 352         }
 353
 354         /*
 355          * End of second pass, addresses have been assigned
 356          */
 357         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
 358                 panic("startup: table size inconsistency");
 359
 360         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
 361                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
 362         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
 363                       (nbuf*BKVASIZE));
 364         buffer_map.system_map = 1;
 365         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
 366                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
 367         pager_map.system_map = 1;
 368
 369 #if defined(USERCONFIG)
 370         userconfig();
 371         cninit();               /* the preferred console may have changed */
 372 #endif
 373
 374         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 375                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count),
 376                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024 / 1024);
 377
 378         /*
 379          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
 380          */
 381         bufinit();
 382         vm_pager_bufferinit();
 383
 384 #ifdef SMP
 385         /*
 386          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
 387          */
 388         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
 389         mp_announce();
 390 #endif  /* SMP */
 391         cpu_setregs();
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Send an interrupt to process.
 396  *
 397  * Stack is set up to allow sigcode stored
 398  * at top to call routine, followed by kcall
 399  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 400  * resets the signal mask, the stack, and the
 401  * frame pointer, it returns to the user
 402  * specified pc, psl.
 403  */
 404 void
 405 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 406 {
 407         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 408         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 409         struct trapframe *regs;
 410         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 411         struct sigframe sf, *sfp;
 412         int oonstack;
 413         char *sp;
 414
 415         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 416         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 417
 418         /* Save user context */
 419         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 420         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 421         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 422         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 423         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
 424         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
 425
 426         /* Make the size of the saved context visible to userland */
 427         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 428
 429         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
 430         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
 431                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
 432
 433         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 434         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 435             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 436                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
 437                               sizeof(struct sigframe));
 438                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 439         } else {
 440                 /* We take red zone into account */
 441                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 442         }
 443
 444         /* Align to 16 bytes */
 445         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~0xFUL);
 446
 447         /* Translate the signal is appropriate */
 448         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 449                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 450                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 451         }
 452
 453         /*
 454          * Build the argument list for the signal handler.
 455          *
 456          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
 457          */
 458         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
 459         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
 460
 461         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 462                 /*
 463                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
 464                  *
 465                  * action(signo, siginfo, ucontext)
 466                  */
 467                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
 468                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 469                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 470
 471                 /* fill siginfo structure */
 472                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 473                 sf.sf_si.si_code = code;
 474                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
 475         } else {
 476                 /*
 477                  * Old FreeBSD-style arguments.
 478                  *
 479                  * handler (signo, code, [uc], addr)
 480                  */
 481                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
 482                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 483                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 484         }
 485
 486         /*
 487          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 488          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 489          * eflags.
 490          */
 491 #if JG
 492         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 493                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 494                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 495
 496                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 497                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 498                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 499                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 500
 501                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 502                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 503                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 504                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 505
 506                 /*
 507                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 508                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 509                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 510                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 511                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 512                  */
 513                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 514         }
 515 #endif
 516
 517         /*
 518          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 519          */
 520         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 521
 522         /*
 523          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 524          */
 525         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 526                 /*
 527                  * Something is wrong with the stack pointer.
 528                  * ...Kill the process.
 529                  */
 530                 sigexit(lp, SIGILL);
 531         }
 532
 533         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
 534         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 535
 536         /*
 537          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 538          * on function entry
 539          */
 540         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 541
 542         /*
 543          * 64 bit mode has a code and stack selector but
 544          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
 545          * stored in-context.
 546          */
 547         regs->tf_cs = _ucodesel;
 548         regs->tf_ss = _udatasel;
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 553  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
 554  * issue.
 555  *
 556  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
 557  * bad idea?
 558  */
 559 int
 560 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 561 {
 562         frame->tf_cs = _ucodesel;
 563         frame->tf_ss = _udatasel;
 564         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
 565         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
 566         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 567
 568         return(0);
 569 }
 570
 571 /*
 572  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
 573  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
 574  */
 575 int
 576 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 577 {
 578         return(0);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 583  *
 584  * System call to cleanup state after a signal
 585  * has been taken.  Reset signal mask and
 586  * stack state from context left by sendsig (above).
 587  * Return to previous pc and psl as specified by
 588  * context left by sendsig. Check carefully to
 589  * make sure that the user has not modified the
 590  * state to gain improper privileges.
 591  *
 592  * MPSAFE
 593  */
 594 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 595 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 596
 597 int
 598 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 599 {
 600         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 601         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 602         struct trapframe *regs;
 603         ucontext_t uc;
 604         ucontext_t *ucp;
 605         register_t rflags;
 606         int cs;
 607         int error;
 608
 609         /*
 610          * We have to copy the information into kernel space so userland
 611          * can't modify it while we are sniffing it.
 612          */
 613         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 614         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 615         if (error)
 616                 return (error);
 617         ucp = &uc;
 618         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 619
 620         /* VM (8086) mode not supported */
 621         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
 622
 623 #if JG
 624         if (eflags & PSL_VM) {
 625                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 626                 struct vm86_kernel *vm86;
 627
 628                 /*
 629                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 630                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 631                  */
 632                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 633                         return (EINVAL);
 634                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 635                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 636                         return (EINVAL);
 637
 638                 /* go back to user mode if both flags are set */
 639                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 640                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
 641
 642                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 643                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 644                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 645                 } else {
 646                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 647                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
 648                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 649                 }
 650                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 651                 tf->tf_eflags = eflags;
 652                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 653                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 654                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 655                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 656                 tf->tf_ds = _udatasel;
 657                 tf->tf_es = _udatasel;
 658                 tf->tf_fs = _udatasel;
 659                 tf->tf_gs = _udatasel;
 660         } else
 661 #endif
 662         {
 663                 /*
 664                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 665                  */
 666                 /*
 667                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 668                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 669                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 670                  * the signal context during signal handling and there is no
 671                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 672                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 673                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 674                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 675                  */
 676                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 677                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
 678                         return(EINVAL);
 679                 }
 680
 681                 /*
 682                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 683                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 684                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 685                  */
 686                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
 687                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 688                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 689                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 690                         return(EINVAL);
 691                 }
 692                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
 693         }
 694
 695         /*
 696          * Restore the FPU state from the frame
 697          */
 698         crit_enter();
 699         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
 700
 701         /*
 702          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
 703          * semantics against system calls.
 704          */
 705         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
 706                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
 707
 708         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
 709                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 710         else
 711                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
 712
 713         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
 714         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
 715         crit_exit();
 716         return(EJUSTRETURN);
 717 }
 718
 719 /*
 720  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
 721  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
 722  * already been pushed on the stack.
 723  */
 724 struct upc_frame {
 725         register_t      rax;
 726         register_t      rcx;
 727         register_t      rdx;
 728         register_t      flags;
 729         register_t      oldip;
 730 };
 731
 732 void
 733 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
 734 {
 735         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 736         struct trapframe *regs;
 737         struct upcall upcall;
 738         struct upc_frame upc_frame;
 739         int     crit_count = 0;
 740
 741         /*
 742          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
 743          * context, switch back to the virtual kernel context before
 744          * trying to post the signal.
 745          */
 746         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
 747                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
 748                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
 749         }
 750
 751         /*
 752          * Get the upcall data structure
 753          */
 754         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
 755             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
 756         ) {
 757                 vu->vu_pending = 0;
 758                 kprintf("bad upcall address\n");
 759                 return;
 760         }
 761
 762         /*
 763          * If the data structure is already marked pending or has a critical
 764          * section count, mark the data structure as pending and return
 765          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
 766          */
 767         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
 768                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
 769                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
 770                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 771                                 sizeof(upcall.upc_pending));
 772                 }
 773                 return;
 774         }
 775
 776         /*
 777          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
 778          *
 779          * Bump our critical section count and set or clear the
 780          * user pending flag depending on whether more upcalls are
 781          * pending.  The user will be responsible for calling
 782          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
 783          */
 784         vu->vu_pending = 0;
 785         upcall.upc_pending = morepending;
 786         ++crit_count;
 787         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
 788                 sizeof(upcall.upc_pending));
 789         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
 790                 sizeof(int));
 791
 792         /*
 793          * Construct a stack frame and issue the upcall
 794          */
 795         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 796         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
 797         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
 798         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
 799         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
 800         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
 801         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
 802             sizeof(upc_frame)) != 0) {
 803                 kprintf("bad stack on upcall\n");
 804         } else {
 805                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
 806                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
 807                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 808                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
 809                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
 810         }
 811 }
 812
 813 /*
 814  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
 815  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
 816  * being overwritten by the syscall return value.
 817  *
 818  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
 819  * and the function pointer in %eax.
 820  */
 821 int
 822 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
 823 {
 824         struct upc_frame upc_frame;
 825         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 826         struct trapframe *regs;
 827         int error;
 828         struct upcall upcall;
 829         int crit_count;
 830
 831         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 832
 833         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
 834         if (error == 0) {
 835             if (vu) {
 836                 /*
 837                  * This jumps us to the next ready context.
 838                  */
 839                 vu->vu_pending = 0;
 840                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
 841                 crit_count = 0;
 842                 if (error == 0)
 843                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
 844                 ++crit_count;
 845                 if (error == 0)
 846                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
 847                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
 848                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
 849                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
 850                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
 851                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
 852             } else {
 853                 /*
 854                  * This returns us to the originally interrupted code.
 855                  */
 856                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
 857                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
 858                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
 859                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
 860                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
 861                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
 862                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
 863                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
 864             }
 865         }
 866         if (error == 0)
 867                 error = EJUSTRETURN;
 868         return(error);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Machine dependent boot() routine
 873  *
 874  * I haven't seen anything to put here yet
 875  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
 876  */
 877 void
 878 cpu_boot(int howto)
 879 {
 880 }
 881
 882 /*
 883  * Shutdown the CPU as much as possible
 884  */
 885 void
 886 cpu_halt(void)
 887 {
 888         for (;;)
 889                 __asm__ __volatile("hlt");
 890 }
 891
 892 /*
 893  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
 894  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
 895  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
 896  *
 897  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
 898  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
 899  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
 900  * critical section.
 901  *
 902  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
 903  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
 904  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
 905  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
 906  */
 907 static int      cpu_idle_hlt = 1;
 908 static int      cpu_idle_hltcnt;
 909 static int      cpu_idle_spincnt;
 910 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
 911     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
 912 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
 913     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
 914 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
 915     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
 916
 917 static void
 918 cpu_idle_default_hook(void)
 919 {
 920         /*
 921          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
 922          * following the sti.
 923          */
 924         __asm __volatile("sti; hlt");
 925 }
 926
 927 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
 928 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
 929
 930 void
 931 cpu_idle(void)
 932 {
 933         struct thread *td = curthread;
 934
 935         crit_exit();
 936         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
 937         for (;;) {
 938                 /*
 939                  * See if there are any LWKTs ready to go.
 940                  */
 941                 lwkt_switch();
 942
 943                 /*
 944                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
 945                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
 946                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
 947                  */
 948                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
 949                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
 950                         __asm __volatile("cli");
 951                         splz();
 952                         if (!lwkt_runnable())
 953                                 cpu_idle_hook();
 954 #ifdef SMP
 955                         else
 956                                 handle_cpu_contention_mask();
 957 #endif
 958                         ++cpu_idle_hltcnt;
 959                 } else {
 960                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
 961                         splz();
 962 #ifdef SMP
 963                         __asm __volatile("sti");
 964                         handle_cpu_contention_mask();
 965 #else
 966                         __asm __volatile("sti");
 967 #endif
 968                         ++cpu_idle_spincnt;
 969                 }
 970         }
 971 }
 972
 973 #ifdef SMP
 974
 975 /*
 976  * This routine is called when the only runnable threads require
 977  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
 978  * we let the scheduler spin.
 979  */
 980 void
 981 handle_cpu_contention_mask(void)
 982 {
 983         cpumask_t mask;
 984
 985         mask = cpu_contention_mask;
 986         cpu_ccfence();
 987         if (mask && bsfl(mask) != mycpu->gd_cpuid)
 988                 DELAY(2);
 989 }
 990
 991 /*
 992  * This routine is called if a spinlock has been held through the
 993  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
 994  * we let it spin.
 995  */
 996 void
 997 cpu_spinlock_contested(void)
 998 {
 999         cpu_pause();
1000 }
1001
1002 #endif
1003
1004 /*
1005  * Clear registers on exec
1006  */
1007 void
1008 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1009 {
1010         struct thread *td = curthread;
1011         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1012         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1013         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1014
1015         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1016         user_ldt_free(pcb);
1017
1018         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1019         regs->tf_rip = entry;
1020         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1021         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1022         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1023         regs->tf_ss = _udatasel;
1024         regs->tf_cs = _ucodesel;
1025         regs->tf_rbx = ps_strings;
1026
1027         /*
1028          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1029          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1030          */
1031         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1032                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1033                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1034                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1035                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1036                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1037                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1038                 if (pcb == td->td_pcb) {
1039                         /*
1040                          * Clear the debug registers on the running
1041                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1042                          * the next process we switch to.
1043                          */
1044                         reset_dbregs();
1045                 }
1046                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1047         }
1048
1049         /*
1050          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1051          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1052          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1053          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1054          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1055          */
1056         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1057
1058         /*
1059          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1060          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1061          *       may panic in npxdna().
1062          */
1063         crit_enter();
1064         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1065
1066         /*
1067          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1068          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1069          *       code knows what the current MSR values are.
1070          */
1071         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1072         pcb->pcb_gsbase = 0;
1073         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1074         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1075         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1076         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1077
1078         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1079         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1080         crit_exit();
1081
1082         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1083         pcb->pcb_es = _udatasel;
1084         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1085         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1086 }
1087
1088 void
1089 cpu_setregs(void)
1090 {
1091         register_t cr0;
1092
1093         cr0 = rcr0();
1094         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1095         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1096         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1097         load_cr0(cr0);
1098         load_gs(_udatasel);
1099 }
1100
1101 static int
1102 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1103 {
1104         int error;
1105         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1106                 req);
1107         if (!error && req->newptr)
1108                 resettodr();
1109         return (error);
1110 }
1111
1112 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1113         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1114
1115 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1116         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1117
1118 #if JG
1119 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo,
1120         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1121 #endif
1122
1123 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1124         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1125
1126 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1127 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1128         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1129
1130 /*
1131  * Initialize 386 and configure to run kernel
1132  */
1133
1134 /*
1135  * Initialize segments & interrupt table
1136  */
1137
1138 int _default_ldt;
1139 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1140 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1141 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1142 #if JG
1143 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1144 #endif
1145
1146 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1147 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1148
1149 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1150 extern int has_f00f_bug;
1151 #endif
1152
1153 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
1154
1155 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1156 void *proc0paddr;
1157 /* JG alignment? */
1158 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1159
1160
1161 /* software prototypes -- in more palatable form */
1162 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1163 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1164 {       0x0,                    /* segment base address  */
1165         0x0,                    /* length */
1166         0,                      /* segment type */
1167         0,                      /* segment descriptor priority level */
1168         0,                      /* segment descriptor present */
1169         0,                      /* long */
1170         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1171         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1172 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1173 {       0x0,                    /* segment base address  */
1174         0xfffff,                /* length - all address space */
1175         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1176         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1177         1,                      /* segment descriptor present */
1178         1,                      /* long */
1179         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1180         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1181 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1182 {       0x0,                    /* segment base address  */
1183         0xfffff,                /* length - all address space */
1184         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1185         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1186         1,                      /* segment descriptor present */
1187         1,                      /* long */
1188         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1189         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1190 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1191 {       0x0,                    /* segment base address  */
1192         0xfffff,                /* length - all address space */
1193         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1194         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1195         1,                      /* segment descriptor present */
1196         0,                      /* long */
1197         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1198         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1199 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1200 {       0x0,                    /* segment base address  */
1201         0xfffff,                /* length - all address space */
1202         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1203         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1204         1,                      /* segment descriptor present */
1205         0,                      /* long */
1206         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1207         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1208 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1209 {       0x0,                    /* segment base address  */
1210         0xfffff,                /* length - all address space */
1211         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1212         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1213         1,                      /* segment descriptor present */
1214         1,                      /* long */
1215         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1216         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1217 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1218 {
1219         0x0,                    /* segment base address */
1220         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1221         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1222         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1223         1,                      /* segment descriptor present */
1224         0,                      /* long */
1225         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1226         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1227 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1228 {       0x0,                    /* segment base address  */
1229         0x0,                    /* length */
1230         0,                      /* segment type */
1231         0,                      /* segment descriptor priority level */
1232         0,                      /* segment descriptor present */
1233         0,                      /* long */
1234         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1235         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1236 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1237 {       0x0,                    /* segment base address  */
1238         0xfffff,                /* length - all address space */
1239         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1240         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1241         1,                      /* segment descriptor present */
1242         0,                      /* long */
1243         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1244         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1245 };
1246
1247 void
1248 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1249 {
1250         struct gate_descriptor *ip;
1251
1252         ip = idt + idx;
1253         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1254         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1255         ip->gd_ist = ist;
1256         ip->gd_xx = 0;
1257         ip->gd_type = typ;
1258         ip->gd_dpl = dpl;
1259         ip->gd_p = 1;
1260         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1261 }
1262
1263 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1264
1265 extern inthand_t
1266         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1267         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1268         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1269         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1270         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1271         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1272
1273 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1274 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1275 #endif
1276
1277 void
1278 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1279 {
1280         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1281         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1282         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1283         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1284         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1285         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1286         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1287 }
1288
1289 void
1290 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1291 {
1292
1293         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1294         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1295         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1296         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1297         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1298         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1299         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1300         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1301         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1302         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1303 }
1304
1305 void
1306 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1307     struct system_segment_descriptor *sd)
1308 {
1309
1310         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1311         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1312         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1313         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1314         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1315         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1316         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1317         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1318 }
1319
1320 u_int basemem;
1321
1322 /*
1323  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1324  * available physical memory in the system, then test this memory and
1325  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1326  *
1327  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1328  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1329  *
1330  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1331  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1332  *
1333  * XXX first should be vm_paddr_t.
1334  */
1335 static void
1336 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1337 {
1338         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1339         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1340         u_long physmem_tunable;
1341         pt_entry_t *pte;
1342         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1343         u_int32_t smapsize;
1344         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1345
1346         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1347         basemem = 0;
1348         physmap_idx = 0;
1349
1350         /*
1351          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1352          *
1353          * subr_module.c says:
1354          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1355          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1356          */
1357         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1358             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1359         if (smapbase == NULL)
1360                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1361
1362         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1363         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1364
1365         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1366                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1367                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1368                             smap->type, smap->base, smap->length);
1369
1370                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1371                         continue;
1372
1373                 if (smap->length == 0)
1374                         continue;
1375
1376                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1377                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1378                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1379                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1380                                                 "memory region, ignoring "
1381                                                 "second region\n");
1382                                 }
1383                                 continue;
1384                         }
1385                 }
1386                 Realmem += smap->length;
1387
1388                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1389                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1390                         continue;
1391                 }
1392
1393                 physmap_idx += 2;
1394                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1395                         kprintf("Too many segments in the physical "
1396                                 "address map, giving up\n");
1397                         break;
1398                 }
1399                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1400                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1401         }
1402
1403         /*
1404          * Find the 'base memory' segment for SMP
1405          */
1406         basemem = 0;
1407         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1408                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1409                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1410                         break;
1411                 }
1412         }
1413         if (basemem == 0)
1414                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1415
1416 #ifdef SMP
1417         /* make hole for AP bootstrap code */
1418         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1419
1420         /* Save EBDA address, if any */
1421         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1422         ebda_addr <<= 4;
1423 #endif
1424
1425         /*
1426          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1427          * highest page of the physical address space.  It should be
1428          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1429          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1430          */
1431         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1432
1433 #ifdef MAXMEM
1434         Maxmem = MAXMEM / 4;
1435 #endif
1436
1437         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1438                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1439
1440         /*
1441          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1442          * in the system.
1443          */
1444         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1445                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1446
1447         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1448             (boothowto & RB_VERBOSE))
1449                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1450
1451         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1452         pmap_bootstrap(&first);
1453
1454         /*
1455          * Size up each available chunk of physical memory.
1456          */
1457         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1458         pa_indx = 0;
1459         da_indx = 1;
1460         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1461         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1462         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1463         pte = CMAP1;
1464
1465         /*
1466          * Get dcons buffer address
1467          */
1468         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1469             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1470                 dcons_addr = 0;
1471
1472         /*
1473          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1474          * round up the start address and round down the end address.
1475          */
1476         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1477                 vm_paddr_t end;
1478
1479                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1480                 if (physmap[i + 1] < end)
1481                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1482                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1483                         int tmp, page_bad, full;
1484                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1485
1486                         full = FALSE;
1487                         /*
1488                          * block out kernel memory as not available.
1489                          */
1490                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1491                                 goto do_dump_avail;
1492
1493                         /*
1494                          * block out dcons buffer
1495                          */
1496                         if (dcons_addr > 0
1497                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1498                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1499                                 goto do_dump_avail;
1500
1501                         page_bad = FALSE;
1502
1503                         /*
1504                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1505                          */
1506                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1507                         cpu_invltlb();
1508
1509                         tmp = *(int *)ptr;
1510                         /*
1511                          * Test for alternating 1's and 0's
1512                          */
1513                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1514                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1515                                 page_bad = TRUE;
1516                         /*
1517                          * Test for alternating 0's and 1's
1518                          */
1519                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1520                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1521                                 page_bad = TRUE;
1522                         /*
1523                          * Test for all 1's
1524                          */
1525                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1526                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1527                                 page_bad = TRUE;
1528                         /*
1529                          * Test for all 0's
1530                          */
1531                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1532                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1533                                 page_bad = TRUE;
1534                         /*
1535                          * Restore original value.
1536                          */
1537                         *(int *)ptr = tmp;
1538
1539                         /*
1540                          * Adjust array of valid/good pages.
1541                          */
1542                         if (page_bad == TRUE)
1543                                 continue;
1544                         /*
1545                          * If this good page is a continuation of the
1546                          * previous set of good pages, then just increase
1547                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1548                          * Note that "end" points one higher than end,
1549                          * making the range >= start and < end.
1550                          * If we're also doing a speculative memory
1551                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1552                          * so that we keep going. The first bad page
1553                          * will terminate the loop.
1554                          */
1555                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1556                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1557                         } else {
1558                                 pa_indx++;
1559                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1560                                         kprintf(
1561                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1562                                         pa_indx--;
1563                                         full = TRUE;
1564                                         goto do_dump_avail;
1565                                 }
1566                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1567                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1568                         }
1569                         physmem++;
1570 do_dump_avail:
1571                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1572                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1573                         } else {
1574                                 da_indx++;
1575                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1576                                         da_indx--;
1577                                         goto do_next;
1578                                 }
1579                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1580                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1581                         }
1582 do_next:
1583                         if (full)
1584                                 break;
1585                 }
1586         }
1587         *pte = 0;
1588         cpu_invltlb();
1589
1590         /*
1591          * XXX
1592          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1593          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1594          * calculation, etc.).
1595          */
1596         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1597             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1598                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1599                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1600                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1601         }
1602
1603         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1604
1605         /* Trim off space for the message buffer. */
1606         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1607
1608         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1609
1610         /* Map the message buffer. */
1611         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1612                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1613                     off);
1614 }
1615
1616 #ifdef SMP
1617 int apic_io_enable = 1; /* Enabled by default */
1618 TUNABLE_INT("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1619 extern struct machintr_abi MachIntrABI_APIC;
1620 #endif
1621
1622 extern struct machintr_abi MachIntrABI_ICU;
1623 struct machintr_abi MachIntrABI;
1624
1625 /*
1626  * IDT VECTORS:
1627  *      0       Divide by zero
1628  *      1       Debug
1629  *      2       NMI
1630  *      3       BreakPoint
1631  *      4       OverFlow
1632  *      5       Bound-Range
1633  *      6       Invalid OpCode
1634  *      7       Device Not Available (x87)
1635  *      8       Double-Fault
1636  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1637  *      10      Invalid-TSS
1638  *      11      Segment not present
1639  *      12      Stack
1640  *      13      General Protection
1641  *      14      Page Fault
1642  *      15      Reserved
1643  *      16      x87 FP Exception pending
1644  *      17      Alignment Check
1645  *      18      Machine Check
1646  *      19      SIMD floating point
1647  *      20-31   reserved
1648  *      32-255  INTn/external sources
1649  */
1650 u_int64_t
1651 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1652 {
1653         caddr_t kmdp;
1654         int gsel_tss, x;
1655 #if JG
1656         int metadata_missing, off;
1657 #endif
1658         struct mdglobaldata *gd;
1659         u_int64_t msr;
1660
1661         /*
1662          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1663          */
1664         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1665         bzero(gd, sizeof(*gd));
1666
1667         /*
1668          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1669          * early in the boot sequence because the system assumes
1670          * that 'curthread' is never NULL.
1671          */
1672
1673         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1674         thread0.td_gd = &gd->mi;
1675
1676         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1677
1678 #if JG
1679         metadata_missing = 0;
1680         if (bootinfo.bi_modulep) {
1681                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1682                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1683         } else {
1684                 metadata_missing = 1;
1685         }
1686         if (bootinfo.bi_envp)
1687                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1688 #endif
1689
1690         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1691         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1692         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1693         if (kmdp == NULL)
1694                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1695         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1696         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1697 #ifdef DDB
1698         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1699         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1700 #endif
1701
1702         /*
1703          * Setup MachIntrABI
1704          * XXX: Where is the correct place for it?
1705          */
1706         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1707 #ifdef SMP
1708         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &apic_io_enable);
1709         if (apic_io_enable)
1710                 MachIntrABI = MachIntrABI_APIC;
1711 #endif
1712
1713         /*
1714          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1715          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1716          */
1717         ncpus = 1;
1718         ncpus2 = 1;
1719         ncpus_fit = 1;
1720         /* Init basic tunables, hz etc */
1721         init_param1();
1722
1723         /*
1724          * make gdt memory segments
1725          */
1726         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1727                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1728
1729         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1730
1731         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1732                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1733                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1734         }
1735         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1736             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1737
1738         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1739         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1740         lgdt(&r_gdt);
1741
1742         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1743         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1744         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1745
1746         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1747         cpu_gdinit(gd, 0);
1748         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1749         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1750         safepri = TDPRI_MAX;
1751
1752         /* spinlocks and the BGL */
1753         init_locks();
1754
1755         /* exceptions */
1756         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1757                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1758         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1759         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1760         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1761         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1762         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1763         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1764         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1765         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1766         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1767         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1768         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1769         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1770         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1771         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1772         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1773         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1774         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1775         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1776         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1777
1778         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1779         r_idt.rd_base = (long) idt;
1780         lidt(&r_idt);
1781
1782         /*
1783          * Initialize the console before we print anything out.
1784          */
1785         cninit();
1786
1787 #if JG
1788         if (metadata_missing)
1789                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1790 #endif
1791
1792 #if     NISA >0
1793         isa_defaultirq();
1794 #endif
1795         rand_initialize();
1796
1797 #ifdef DDB
1798         kdb_init();
1799         if (boothowto & RB_KDB)
1800                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1801 #endif
1802
1803 #if JG
1804         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1805         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1806         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1807 #endif
1808         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1809         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1810
1811         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1812         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1813                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1814                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1815         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1816         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~0xFul;
1817         gd->gd_rsp0 = gd->gd_common_tss.tss_rsp0;
1818
1819         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1820         gd->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1821
1822         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1823         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
1824
1825         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1826         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1827         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1828         ltr(gsel_tss);
1829
1830         /* Set up the fast syscall stuff */
1831         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1832         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1833         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1834         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1835         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1836               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1837         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1838         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1839
1840         getmemsize(kmdp, physfree);
1841         init_param2(physmem);
1842
1843         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1844
1845         /* Map the message buffer. */
1846 #if JG
1847         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1848                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1849 #endif
1850
1851         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1852
1853
1854         /* transfer to user mode */
1855
1856         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1857         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1858         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1859
1860         load_ds(_udatasel);
1861         load_es(_udatasel);
1862         load_fs(_udatasel);
1863
1864         /* setup proc 0's pcb */
1865         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1866         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1867         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1868         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
1869
1870         /* Location of kernel stack for locore */
1871         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1876  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1877  * data space were allocated in locore.
1878  *
1879  * Note: the idlethread's cpl is 0
1880  *
1881  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1882  */
1883 void
1884 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1885 {
1886         if (cpu)
1887                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1888
1889         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread,
1890                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack,
1891                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack),
1892                         0, &gd->mi);
1893         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1894         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1895         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1896         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1897 }
1898
1899 int
1900 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1901 {
1902         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1903             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1904                 return (TRUE);
1905         }
1906         return (FALSE);
1907 }
1908
1909 struct globaldata *
1910 globaldata_find(int cpu)
1911 {
1912         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1913         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1914 }
1915
1916 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1917 static void f00f_hack(void *unused);
1918 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1919
1920 static void
1921 f00f_hack(void *unused)
1922 {
1923         struct gate_descriptor *new_idt;
1924         vm_offset_t tmp;
1925
1926         if (!has_f00f_bug)
1927                 return;
1928
1929         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1930
1931         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1932
1933         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1934         if (tmp == 0)
1935                 panic("kmem_alloc returned 0");
1936         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1937                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1938         /* Put the first seven entries in the lower page */
1939         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1940         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1941         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1942         lidt(&r_idt);
1943         idt = new_idt;
1944         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1945                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1946                 panic("vm_map_protect failed");
1947         return;
1948 }
1949 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1950
1951 int
1952 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1953 {
1954         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1955         return (0);
1956 }
1957
1958 int
1959 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1960 {
1961         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1962         return (0);
1963 }
1964
1965 int
1966 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1967 {
1968         struct trapframe *tp;
1969
1970         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1971         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1972         return (0);
1973 }
1974
1975 int
1976 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1977 {
1978         struct trapframe *tp;
1979
1980         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1981         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
1982             !CS_SECURE(regs->r_cs))
1983                 return (EINVAL);
1984         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
1985         return (0);
1986 }
1987
1988 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
1989 static void
1990 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1991 {
1992         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
1993         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1994         int i;
1995
1996         /* FPU control/status */
1997         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1998         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1999         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2000         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2001         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2002         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2003         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2004         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2005
2006         /* FPU registers */
2007         for (i = 0; i < 8; ++i)
2008                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2009
2010         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2011 }
2012
2013 static void
2014 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2015 {
2016         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2017         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2018         int i;
2019
2020         /* FPU control/status */
2021         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2022         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2023         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2024         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2025         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2026         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2027         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2028         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2029
2030         /* FPU registers */
2031         for (i = 0; i < 8; ++i)
2032                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2033
2034         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2035 }
2036 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2037
2038 int
2039 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2040 {
2041 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2042         if (cpu_fxsr) {
2043                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2044                                 (struct save87 *)fpregs);
2045                 return (0);
2046         }
2047 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2048         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2049         return (0);
2050 }
2051
2052 int
2053 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2054 {
2055 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2056         if (cpu_fxsr) {
2057                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2058                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2059                 return (0);
2060         }
2061 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2062         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2063         return (0);
2064 }
2065
2066 int
2067 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2068 {
2069         if (lp == NULL) {
2070                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2071                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2072                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2073                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2074                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2075                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2076                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2077                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2078         } else {
2079                 struct pcb *pcb;
2080
2081                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2082                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2083                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2084                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2085                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2086                 dbregs->dr[4] = 0;
2087                 dbregs->dr[5] = 0;
2088                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2089                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2090         }
2091         return (0);
2092 }
2093
2094 int
2095 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2096 {
2097         if (lp == NULL) {
2098                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2099                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2100                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2101                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2102                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2103                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2104                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2105                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2106         } else {
2107                 struct pcb *pcb;
2108                 struct ucred *ucred;
2109                 int i;
2110                 uint64_t mask1, mask2;
2111
2112                 /*
2113                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2114                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2115                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2116                  * TRCTRAP.
2117                  */
2118                 /* JG this loop looks unreadable */
2119                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2120                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2121                  */
2122                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2123                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2124                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2125                  * carried to decide if it is safe and useful to
2126                  * provide access to that capability
2127                  */
2128                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4;
2129                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2130                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2131                                 return (EINVAL);
2132
2133                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2134                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2135
2136                 /*
2137                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2138                  * process's address space.  If a process could do this, it
2139                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2140                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2141                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2142                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2143                  * uid 0.
2144                  *
2145                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2146                  * address space is written into from within the kernel
2147                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2148                  * from within kernel mode?
2149                  */
2150
2151                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2152                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2153                                 /* dr0 is enabled */
2154                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2155                                         return (EINVAL);
2156                         }
2157
2158                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2159                                 /* dr1 is enabled */
2160                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2161                                         return (EINVAL);
2162                         }
2163
2164                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2165                                 /* dr2 is enabled */
2166                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2167                                         return (EINVAL);
2168                         }
2169
2170                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2171                                 /* dr3 is enabled */
2172                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2173                                         return (EINVAL);
2174                         }
2175                 }
2176
2177                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2178                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2179                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2180                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2181                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2182                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2183
2184                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2185         }
2186
2187         return (0);
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2192  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2193  */
2194 int
2195 user_dbreg_trap(void)
2196 {
2197         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2198         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2199         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2200         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2201         int i;
2202
2203         dr7 = rdr7();
2204         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2205                 /*
2206                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2207                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2208                  * hardware debug registers
2209                  */
2210                 return 0;
2211         }
2212
2213         nbp = 0;
2214         dr6 = rdr6();
2215         bp = dr6 & 0xf;
2216
2217         if (bp == 0) {
2218                 /*
2219                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2220                  * trap was not caused by any of the debug registers
2221                  */
2222                 return 0;
2223         }
2224
2225         /*
2226          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2227          * which ones and if any of them are user space addresses
2228          */
2229
2230         if (bp & 0x01) {
2231                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2232         }
2233         if (bp & 0x02) {
2234                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2235         }
2236         if (bp & 0x04) {
2237                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2238         }
2239         if (bp & 0x08) {
2240                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2241         }
2242
2243         for (i=0; i<nbp; i++) {
2244                 if (addr[i] <
2245                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2246                         /*
2247                          * addr[i] is in user space
2248                          */
2249                         return nbp;
2250                 }
2251         }
2252
2253         /*
2254          * None of the breakpoints are in user space.
2255          */
2256         return 0;
2257 }
2258
2259
2260 #ifndef DDB
2261 void
2262 Debugger(const char *msg)
2263 {
2264         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2265 }
2266 #endif /* no DDB */
2267
2268 #ifdef DDB
2269
2270 /*
2271  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2272  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2273  * called inside DDB.
2274  *
2275  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2276  */
2277
2278 #undef inb
2279 #undef outb
2280
2281 /* silence compiler warnings */
2282 u_char inb(u_int);
2283 void outb(u_int, u_char);
2284
2285 u_char
2286 inb(u_int port)
2287 {
2288         u_char  data;
2289         /*
2290          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2291          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2292          * if we tell it to load (u_short) port.
2293          */
2294         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2295         return (data);
2296 }
2297
2298 void
2299 outb(u_int port, u_char data)
2300 {
2301         u_char  al;
2302         /*
2303          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2304          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2305          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2306          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2307          */
2308         al = data;
2309         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2310 }
2311
2312 #endif /* DDB */
2313
2314
2315
2316 #include "opt_cpu.h"
2317
2318
2319 /*
2320  * initialize all the SMP locks
2321  */
2322
2323 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2324 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2325
2326 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2327 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2328
2329 /* critical region around INTR() routines */
2330 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2331
2332 /* lock region used by kernel profiling */
2333 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2334
2335 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2336 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2337
2338 /* lock regions around the clock hardware */
2339 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2340
2341 static void
2342 init_locks(void)
2343 {
2344         /*
2345          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock
2346          */
2347         /*
2348          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2349          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2350          */
2351 #ifdef SMP
2352         cpu_get_initial_mplock();
2353 #endif
2354         /* DEPRECATED */
2355         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2356         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2357         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2358         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2359         spin_lock_init(&com_spinlock);
2360         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2361
2362         /* our token pool needs to work early */
2363         lwkt_token_pool_init();
2364 }
2365