b3519f99ddc1b0f6cab678a1df5acd0672a37712
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / amd64 / 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  * $DragonFly: src/sys/platform/pc64/amd64/machdep.c,v 1.1 2008/08/29 17:07:10 dillon Exp $
42  */
43
44 #include "use_ether.h"
45 //#include "use_npx.h"
46 #include "use_isa.h"
47 #include "opt_atalk.h"
48 #include "opt_compat.h"
49 #include "opt_cpu.h"
50 #include "opt_ddb.h"
51 #include "opt_directio.h"
52 #include "opt_inet.h"
53 #include "opt_ipx.h"
54 #include "opt_msgbuf.h"
55 #include "opt_swap.h"
56
57 #include <sys/param.h>
58 #include <sys/systm.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/signalvar.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/linker.h>
63 #include <sys/malloc.h>
64 #include <sys/proc.h>
65 #include <sys/priv.h>
66 #include <sys/buf.h>
67 #include <sys/reboot.h>
68 #include <sys/mbuf.h>
69 #include <sys/msgbuf.h>
70 #include <sys/sysent.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/vmmeter.h>
73 #include <sys/bus.h>
74 #include <sys/upcall.h>
75 #include <sys/usched.h>
76 #include <sys/reg.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_param.h>
80 #include <sys/lock.h>
81 #include <vm/vm_kern.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_map.h>
85 #include <vm/vm_pager.h>
86 #include <vm/vm_extern.h>
87
88 #include <sys/thread2.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 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
123
124 extern void init386(int first);
125 extern void dblfault_handler(void);
126 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
127
128 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
129 extern void identify_cpu(void);
130 #if JG
131 extern void finishidentcpu(void);
132 #endif
133 extern void panicifcpuunsupported(void);
134 extern void initializecpu(void);
135
136 extern void init_paging(vm_paddr_t *);
137
138 static void cpu_startup(void *);
139 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
140 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
141 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
142 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
143 #ifdef DIRECTIO
144 extern void ffs_rawread_setup(void);
145 #endif /* DIRECTIO */
146 static void init_locks(void);
147
148 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
149
150 #ifdef DDB
151 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
152 #endif
153
154 uint64_t KPTphys;
155 uint64_t SMPptpa;
156 pt_entry_t *SMPpt;
157
158
159 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU];
160
161 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
162 u_long  atdevbase;
163 #ifdef SMP
164 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
165 #else
166 int64_t tsc_offsets[1];
167 #endif
168
169 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
170 extern int swtch_optim_stats;
171 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
172         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
173 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
174         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
175 #endif
176
177 int physmem = 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                 amd64_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 static int
212 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
213 {
214         int error;
215
216         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
217          * some initial nulls).
218          */
219         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
220                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
221         if(error) return(error);
222         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
223                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
224                         msgbufp->msg_bufr,req);
225         }
226         return(error);
227 }
228
229 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
230         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
231
232 static int msgbuf_clear;
233
234 static int
235 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
236 {
237         int error;
238         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
239                 req);
240         if (!error && req->newptr) {
241                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
242                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
243                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
244                 msgbuf_clear=0;
245         }
246         return (error);
247 }
248
249 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
250         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
251         "Clear kernel message buffer");
252
253 vm_paddr_t Maxmem = 0;
254
255 /*
256  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
257  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
258  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
259  * PHYSSEG entries.
260  */
261 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
262
263 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
264 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
265
266 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
267 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
268 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
269
270 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
271 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
272 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
273 static struct trapframe proc0_tf;
274
275 static void
276 cpu_startup(void *dummy)
277 {
278         caddr_t v;
279         vm_size_t size = 0;
280         vm_offset_t firstaddr;
281
282         if (boothowto & RB_VERBOSE)
283                 bootverbose++;
284
285         /*
286          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
287          */
288         kprintf("%s", version);
289         startrtclock();
290         printcpuinfo();
291         panicifcpuunsupported();
292 #ifdef PERFMON
293         perfmon_init();
294 #endif
295         kprintf("real memory  = %llu (%lluK bytes)\n", ptoa(Maxmem), ptoa(Maxmem) / 1024);
296         /*
297          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
298          */
299         if (bootverbose) {
300                 int indx;
301
302                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
303                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
304                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
305
306                         kprintf("0x%08llx - 0x%08llx, %llu bytes (%llu pages)\n",
307                             phys_avail[indx], phys_avail[indx + 1] - 1, size1,
308                             size1 / PAGE_SIZE);
309                 }
310         }
311
312         /*
313          * Allocate space for system data structures.
314          * The first available kernel virtual address is in "v".
315          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
316          * As pages of memory are allocated and cleared,
317          * "firstaddr" is incremented.
318          * An index into the kernel page table corresponding to the
319          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
320          */
321
322         /*
323          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
324          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
325          * addresses to the various data structures.
326          */
327         firstaddr = 0;
328 again:
329         v = (caddr_t)firstaddr;
330
331 #define valloc(name, type, num) \
332             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
333 #define valloclim(name, type, num, lim) \
334             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
335
336         /*
337          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
338          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
339          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
340          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
341          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
342          * maxbcache bytes.
343          *
344          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
345          */
346         if (nbuf == 0) {
347                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
348                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
349
350                 nbuf = 50;
351                 if (kbytes > 4096)
352                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
353                 if (kbytes > 65536)
354                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
355                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
356                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
357         }
358
359         /*
360          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
361          * kernel_map.
362          */
363         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
364                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
365                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
366         }
367
368         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
369 #ifdef NSWBUF_MIN
370         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
371                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
372 #endif
373 #ifdef DIRECTIO
374         ffs_rawread_setup();
375 #endif
376
377         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
378         valloc(buf, struct buf, nbuf);
379
380         /*
381          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
382          */
383         if (firstaddr == 0) {
384                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
385                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
386                 if (firstaddr == 0)
387                         panic("startup: no room for tables");
388                 goto again;
389         }
390
391         /*
392          * End of second pass, addresses have been assigned
393          */
394         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
395                 panic("startup: table size inconsistency");
396
397         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
398                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
399         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
400                       (nbuf*BKVASIZE));
401         buffer_map.system_map = 1;
402         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
403                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
404         pager_map.system_map = 1;
405
406 #if defined(USERCONFIG)
407         userconfig();
408         cninit();               /* the preferred console may have changed */
409 #endif
410
411         kprintf("avail memory = %lu (%luK bytes)\n",
412                 ptoa(vmstats.v_free_count),
413                 ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024);
414
415         /*
416          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
417          */
418         bufinit();
419         vm_pager_bufferinit();
420
421 #ifdef SMP
422         /*
423          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
424          */
425         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
426         mp_announce();
427 #endif  /* SMP */
428         cpu_setregs();
429 }
430
431 /*
432  * Send an interrupt to process.
433  *
434  * Stack is set up to allow sigcode stored
435  * at top to call routine, followed by kcall
436  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
437  * resets the signal mask, the stack, and the
438  * frame pointer, it returns to the user
439  * specified pc, psl.
440  */
441 void
442 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
443 {
444         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
445         struct proc *p = lp->lwp_proc;
446         struct trapframe *regs;
447         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
448         struct sigframe sf, *sfp;
449         int oonstack;
450         char *sp;
451
452         regs = lp->lwp_md.md_regs;
453         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
454
455         /* Save user context */
456         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
457         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
458         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
459         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
460         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
461         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
462
463         /* Make the size of the saved context visible to userland */
464         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
465
466         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
467         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
468                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
469
470         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
471         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
472             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
473                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
474                               sizeof(struct sigframe));
475                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
476         } else {
477                 /* We take red zone into account */
478                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
479         }
480
481         /* Align to 16 bytes */
482         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~0xFUL);
483
484         /* Translate the signal is appropriate */
485         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
486                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
487                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
488         }
489
490         /*
491          * Build the argument list for the signal handler.
492          *
493          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
494          */
495         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
496         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
497
498         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
499                 /*
500                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
501                  *
502                  * action(signo, siginfo, ucontext)
503                  */
504                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
505                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
506                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
507
508                 /* fill siginfo structure */
509                 sf.sf_si.si_signo = sig;
510                 sf.sf_si.si_code = code;
511                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_err;
512         } else {
513                 /*
514                  * Old FreeBSD-style arguments.
515                  *
516                  * handler (signo, code, [uc], addr)
517                  */
518                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
519                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
520                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
521         }
522
523         /*
524          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
525          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
526          * eflags.
527          */
528 #if JG
529         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
530                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
531                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
532
533                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
534                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
535                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
536                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
537
538                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
539                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
540                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
541                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
542
543                 /*
544                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
545                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
546                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
547                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
548                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
549                  */
550                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
551         }
552 #endif
553
554         /*
555          * Save the FPU state and reinit the FP unit
556          */
557         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
558
559         /*
560          * Copy the sigframe out to the user's stack.
561          */
562         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
563                 /*
564                  * Something is wrong with the stack pointer.
565                  * ...Kill the process.
566                  */
567                 sigexit(lp, SIGILL);
568         }
569
570         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
571         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
572
573         /*
574          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
575          * on function entry
576          */
577         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
578
579         /*
580          * 64 bit mode has a code and stack selector but
581          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
582          * stored in-context.
583          */
584         regs->tf_cs = _ucodesel;
585         regs->tf_ss = _udatasel;
586 }
587
588 /*
589  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
590  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
591  * issue.
592  *
593  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
594  * bad idea?
595  */
596 int
597 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
598 {
599         frame->tf_cs = _ucodesel;
600         frame->tf_ss = _udatasel;
601         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
602         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
603         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
604
605         return(0);
606 }
607
608 /*
609  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
610  * on us.  For AMD64 we don't have to do anything.
611  */
612 int
613 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
614 {
615         return(0);
616 }
617
618 /*
619  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
620  *
621  * System call to cleanup state after a signal
622  * has been taken.  Reset signal mask and
623  * stack state from context left by sendsig (above).
624  * Return to previous pc and psl as specified by
625  * context left by sendsig. Check carefully to
626  * make sure that the user has not modified the
627  * state to gain improper privileges.
628  */
629 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
630 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
631
632 int
633 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
634 {
635         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
636         struct proc *p = lp->lwp_proc;
637         struct trapframe *regs;
638         ucontext_t uc;
639         ucontext_t *ucp;
640         register_t rflags;
641         int cs;
642         int error;
643
644         /*
645          * We have to copy the information into kernel space so userland
646          * can't modify it while we are sniffing it.
647          */
648         regs = lp->lwp_md.md_regs;
649         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
650         if (error)
651                 return (error);
652         ucp = &uc;
653         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
654
655         /* VM (8086) mode not supported */
656         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
657
658 #if JG
659         if (eflags & PSL_VM) {
660                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
661                 struct vm86_kernel *vm86;
662
663                 /*
664                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
665                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
666                  */
667                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
668                         return (EINVAL);
669                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
670                 if (vm86->vm86_inited == 0)
671                         return (EINVAL);
672
673                 /* go back to user mode if both flags are set */
674                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
675                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
676
677                 if (vm86->vm86_has_vme) {
678                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
679                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
680                 } else {
681                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
682                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
683                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
684                 }
685                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
686                 tf->tf_eflags = eflags;
687                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
688                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
689                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
690                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
691                 tf->tf_ds = _udatasel;
692                 tf->tf_es = _udatasel;
693                 tf->tf_fs = _udatasel;
694                 tf->tf_gs = _udatasel;
695         } else
696 #endif
697         {
698                 /*
699                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
700                  */
701                 /*
702                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
703                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
704                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
705                  * the signal context during signal handling and there is no
706                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
707                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
708                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
709                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
710                  */
711                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
712                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
713                         return(EINVAL);
714                 }
715
716                 /*
717                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
718                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
719                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
720                  */
721                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
722                 if (!CS_SECURE(cs)) {
723                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
724                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
725                         return(EINVAL);
726                 }
727                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
728         }
729
730         /*
731          * Restore the FPU state from the frame
732          */
733         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
734
735         /*
736          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
737          * semantics against system calls.
738          */
739         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
740                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
741
742         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
743                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
744         else
745                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
746
747         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
748         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
749         return(EJUSTRETURN);
750 }
751
752 /*
753  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
754  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
755  * already been pushed on the stack.
756  */
757 struct upc_frame {
758         register_t      rax;
759         register_t      rcx;
760         register_t      rdx;
761         register_t      flags;
762         register_t      oldip;
763 };
764
765 void
766 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
767 {
768         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
769         struct trapframe *regs;
770         struct upcall upcall;
771         struct upc_frame upc_frame;
772         int     crit_count = 0;
773
774         /*
775          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
776          * context, switch back to the virtual kernel context before
777          * trying to post the signal.
778          */
779         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
780                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
781                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
782         }
783
784         /*
785          * Get the upcall data structure
786          */
787         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
788             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
789         ) {
790                 vu->vu_pending = 0;
791                 kprintf("bad upcall address\n");
792                 return;
793         }
794
795         /*
796          * If the data structure is already marked pending or has a critical
797          * section count, mark the data structure as pending and return 
798          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
799          */
800         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
801                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
802                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
803                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
804                                 sizeof(upcall.upc_pending));
805                 }
806                 return;
807         }
808
809         /*
810          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
811          *
812          * Bump our critical section count and set or clear the
813          * user pending flag depending on whether more upcalls are
814          * pending.  The user will be responsible for calling 
815          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
816          */
817         vu->vu_pending = 0;
818         upcall.upc_pending = morepending;
819         crit_count += TDPRI_CRIT;
820         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
821                 sizeof(upcall.upc_pending));
822         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
823                 sizeof(int));
824
825         /*
826          * Construct a stack frame and issue the upcall
827          */
828         regs = lp->lwp_md.md_regs;
829         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
830         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
831         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
832         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
833         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
834         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
835             sizeof(upc_frame)) != 0) {
836                 kprintf("bad stack on upcall\n");
837         } else {
838                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
839                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
840                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
841                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
842                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
843         }
844 }
845
846 /*
847  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
848  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
849  * being overwritten by the syscall return value.
850  *
851  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
852  * and the function pointer in %eax.  
853  */
854 int
855 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
856 {
857         struct upc_frame upc_frame;
858         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
859         struct trapframe *regs;
860         int error;
861         struct upcall upcall;
862         int crit_count;
863
864         regs = lp->lwp_md.md_regs;
865
866         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
867         if (error == 0) {
868             if (vu) {
869                 /*
870                  * This jumps us to the next ready context.
871                  */
872                 vu->vu_pending = 0;
873                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
874                 crit_count = 0;
875                 if (error == 0)
876                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
877                 crit_count += TDPRI_CRIT;
878                 if (error == 0)
879                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
880                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
881                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
882                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
883                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
884                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
885             } else {
886                 /*
887                  * This returns us to the originally interrupted code.
888                  */
889                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
890                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
891                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
892                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
893                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
894                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
895                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
896                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
897             }
898         }
899         if (error == 0)
900                 error = EJUSTRETURN;
901         return(error);
902 }
903
904 /*
905  * Machine dependent boot() routine
906  *
907  * I haven't seen anything to put here yet
908  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
909  */
910 void
911 cpu_boot(int howto)
912 {
913 }
914
915 /*
916  * Shutdown the CPU as much as possible
917  */
918 void
919 cpu_halt(void)
920 {
921         for (;;)
922                 __asm__ __volatile("hlt");
923 }
924
925 /*
926  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
927  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
928  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
929  *
930  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
931  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
932  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
933  * critical section.
934  *
935  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
936  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
937  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
938  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
939  */
940 static int      cpu_idle_hlt = 1;
941 static int      cpu_idle_hltcnt;
942 static int      cpu_idle_spincnt;
943 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
944     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
945 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
946     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
947 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
948     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
949
950 static void
951 cpu_idle_default_hook(void)
952 {
953         /*
954          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
955          * following the sti.
956          */
957         __asm __volatile("sti; hlt");
958 }
959
960 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
961 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
962
963 void
964 cpu_idle(void)
965 {
966         struct thread *td = curthread;
967
968         crit_exit();
969         KKASSERT(td->td_pri < TDPRI_CRIT);
970         for (;;) {
971                 /*
972                  * See if there are any LWKTs ready to go.
973                  */
974                 lwkt_switch();
975
976                 /*
977                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
978                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
979                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
980                  */
981                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
982                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
983                         __asm __volatile("cli");
984                         splz();
985                         if (!lwkt_runnable())
986                             cpu_idle_hook();
987 #ifdef SMP
988                         else
989                             __asm __volatile("pause");
990 #endif
991                         ++cpu_idle_hltcnt;
992                 } else {
993                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
994                         splz();
995 #ifdef SMP
996                         __asm __volatile("sti; pause");
997 #else
998                         __asm __volatile("sti");
999 #endif
1000                         ++cpu_idle_spincnt;
1001                 }
1002         }
1003 }
1004
1005 /*
1006  * This routine is called when the only runnable threads require
1007  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
1008  * we let the scheduler spin.
1009  */
1010 void
1011 cpu_mplock_contested(void)
1012 {
1013         cpu_pause();
1014 }
1015
1016 /*
1017  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1018  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1019  * we let it spin.
1020  */
1021 void
1022 cpu_spinlock_contested(void)
1023 {
1024         cpu_pause();
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Clear registers on exec
1029  */
1030 void
1031 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1032 {
1033         struct thread *td = curthread;
1034         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1035         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1036         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1037
1038         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1039         user_ldt_free(pcb);
1040   
1041         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1042         regs->tf_rip = entry;
1043         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1044         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1045         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1046         regs->tf_ss = _udatasel;
1047         regs->tf_cs = _ucodesel;
1048         regs->tf_rbx = ps_strings;
1049
1050         /*
1051          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1052          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1053          */
1054         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1055                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1056                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1057                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1058                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1059                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1060                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1061                 if (pcb == td->td_pcb) {
1062                         /*
1063                          * Clear the debug registers on the running
1064                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1065                          * the next process we switch to.
1066                          */
1067                         reset_dbregs();
1068                 }
1069                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1070         }
1071
1072         /*
1073          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1074          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1075          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1076          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1077          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1078          */
1079         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1080
1081         /*
1082          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1083          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1084          *       may panic in npxdna().
1085          */
1086         crit_enter();
1087         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1088
1089         /*
1090          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1091          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1092          *       code knows what the current MSR values are.
1093          */
1094         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1095         pcb->pcb_gsbase = 0;
1096         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1097         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1098         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1099         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1100
1101         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1102         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1103         crit_exit();
1104
1105         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1106         pcb->pcb_es = _udatasel;
1107         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1108         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1109 }
1110
1111 void
1112 cpu_setregs(void)
1113 {
1114         register_t cr0;
1115
1116         cr0 = rcr0();
1117         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1118         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1119         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1120         load_cr0(cr0);
1121         load_gs(_udatasel);
1122 }
1123
1124 static int
1125 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1126 {
1127         int error;
1128         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1129                 req);
1130         if (!error && req->newptr)
1131                 resettodr();
1132         return (error);
1133 }
1134
1135 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1136         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1137
1138 #if JG
1139 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1140         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1141 #endif
1142
1143 #if JG
1144 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1145         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1146 #endif
1147
1148 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1149         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1150
1151 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1152 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1153         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1154
1155 /*
1156  * Initialize 386 and configure to run kernel
1157  */
1158
1159 /*
1160  * Initialize segments & interrupt table
1161  */
1162
1163 int _default_ldt;
1164 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1165 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1166 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1167 #if JG
1168 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1169 #endif
1170
1171 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1172 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1173
1174 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1175 extern int has_f00f_bug;
1176 #endif
1177
1178 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
1179
1180 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1181 void *proc0paddr;
1182 /* JG alignment? */
1183 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1184
1185
1186 /* software prototypes -- in more palatable form */
1187 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1188 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1189 {       0x0,                    /* segment base address  */
1190         0x0,                    /* length */
1191         0,                      /* segment type */
1192         0,                      /* segment descriptor priority level */
1193         0,                      /* segment descriptor present */
1194         0,                      /* long */
1195         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1196         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1197 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1198 {       0x0,                    /* segment base address  */
1199         0xfffff,                /* length - all address space */
1200         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1201         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1202         1,                      /* segment descriptor present */
1203         1,                      /* long */
1204         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1205         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1206 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1207 {       0x0,                    /* segment base address  */
1208         0xfffff,                /* length - all address space */
1209         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1210         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1211         1,                      /* segment descriptor present */
1212         1,                      /* long */
1213         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1214         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1215 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1216 {       0x0,                    /* segment base address  */
1217         0xfffff,                /* length - all address space */
1218         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1219         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1220         1,                      /* segment descriptor present */
1221         0,                      /* long */
1222         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1223         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1224 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1225 {       0x0,                    /* segment base address  */
1226         0xfffff,                /* length - all address space */
1227         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1228         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1229         1,                      /* segment descriptor present */
1230         0,                      /* long */
1231         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1232         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1233 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1234 {       0x0,                    /* segment base address  */
1235         0xfffff,                /* length - all address space */
1236         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1237         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1238         1,                      /* segment descriptor present */
1239         1,                      /* long */
1240         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1241         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1242 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1243 {
1244         0x0,                    /* segment base address */
1245         sizeof(struct amd64tss)-1,/* length - all address space */
1246         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1247         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1248         1,                      /* segment descriptor present */
1249         0,                      /* long */
1250         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1251         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1252 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1253 {       0x0,                    /* segment base address  */
1254         0x0,                    /* length */
1255         0,                      /* segment type */
1256         0,                      /* segment descriptor priority level */
1257         0,                      /* segment descriptor present */
1258         0,                      /* long */
1259         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1260         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1261 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1262 {       0x0,                    /* segment base address  */
1263         0xfffff,                /* length - all address space */
1264         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1265         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1266         1,                      /* segment descriptor present */
1267         0,                      /* long */
1268         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1269         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1270 };
1271
1272 void
1273 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1274 {
1275         struct gate_descriptor *ip;
1276
1277         ip = idt + idx;
1278         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1279         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1280         ip->gd_ist = ist;
1281         ip->gd_xx = 0;
1282         ip->gd_type = typ;
1283         ip->gd_dpl = dpl;
1284         ip->gd_p = 1;
1285         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1286 }
1287
1288 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1289
1290 extern inthand_t
1291         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1292         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1293         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1294         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1295         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1296         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1297
1298 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1299 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1300 #endif
1301
1302 void
1303 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1304 {
1305         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1306         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1307         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1308         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1309         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1310         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1311         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1312 }
1313
1314 void
1315 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1316 {
1317
1318         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1319         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1320         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1321         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1322         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1323         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1324         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1325         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1326         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1327         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1328 }
1329
1330 void
1331 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1332     struct system_segment_descriptor *sd)
1333 {
1334
1335         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1336         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1337         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1338         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1339         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1340         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1341         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1342         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1343 }
1344
1345 u_int basemem;
1346
1347 /*
1348  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1349  * available physical memory in the system, then test this memory and
1350  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1351  *
1352  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1353  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1354  *
1355  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1356  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1357  *
1358  * XXX first should be vm_paddr_t.
1359  */
1360 static void
1361 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1362 {
1363         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1364         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1365         u_long physmem_tunable;
1366         pt_entry_t *pte;
1367         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1368         u_int32_t smapsize;
1369         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1370
1371         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1372         basemem = 0;
1373         physmap_idx = 0;
1374
1375         /*
1376          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1377          *
1378          * subr_module.c says:
1379          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1380          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1381          */
1382         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1383             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1384         if (smapbase == NULL)
1385                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1386
1387         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1388         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1389
1390         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1391                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1392                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1393                             smap->type, smap->base, smap->length);
1394
1395                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1396                         continue;
1397
1398                 if (smap->length == 0)
1399                         continue;
1400
1401                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1402                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1403                                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1404                                         kprintf(
1405         "Overlapping or non-monotonic memory region, ignoring second region\n");
1406                                 continue;
1407                         }
1408                 }
1409
1410                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1411                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1412                         continue;
1413                 }
1414
1415                 physmap_idx += 2;
1416                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1417                         kprintf(
1418                 "Too many segments in the physical address map, giving up\n");
1419                         break;
1420                 }
1421                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1422                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1423         }
1424
1425         /*
1426          * Find the 'base memory' segment for SMP
1427          */
1428         basemem = 0;
1429         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1430                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1431                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1432                         break;
1433                 }
1434         }
1435         if (basemem == 0)
1436                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1437
1438 #ifdef SMP
1439         /* make hole for AP bootstrap code */
1440         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1441
1442         /* look for the MP hardware - needed for apic addresses */
1443         mp_probe();
1444 #endif
1445
1446         /*
1447          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1448          * highest page of the physical address space.  It should be
1449          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1450          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1451          */
1452         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1453
1454 #ifdef MAXMEM
1455         Maxmem = MAXMEM / 4;
1456 #endif
1457
1458         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1459                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1460
1461         /*
1462          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1463          * in the system.
1464          */
1465         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1466                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1467
1468         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1469             (boothowto & RB_VERBOSE))
1470                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1471
1472         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1473         pmap_bootstrap(&first);
1474
1475         /*
1476          * Size up each available chunk of physical memory.
1477          */
1478         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1479         pa_indx = 0;
1480         da_indx = 1;
1481         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1482         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1483         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1484         pte = CMAP1;
1485
1486         /*
1487          * Get dcons buffer address
1488          */
1489         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1490             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1491                 dcons_addr = 0;
1492
1493         /*
1494          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1495          * round up the start address and round down the end address.
1496          */
1497         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1498                 vm_paddr_t end;
1499
1500                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1501                 if (physmap[i + 1] < end)
1502                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1503                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1504                         int tmp, page_bad, full;
1505                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1506
1507                         full = FALSE;
1508                         /*
1509                          * block out kernel memory as not available.
1510                          */
1511                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1512                                 goto do_dump_avail;
1513
1514                         /*
1515                          * block out dcons buffer
1516                          */
1517                         if (dcons_addr > 0
1518                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1519                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1520                                 goto do_dump_avail;
1521
1522                         page_bad = FALSE;
1523
1524                         /*
1525                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1526                          */
1527                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1528                         cpu_invltlb();
1529
1530                         tmp = *(int *)ptr;
1531                         /*
1532                          * Test for alternating 1's and 0's
1533                          */
1534                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1535                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1536                                 page_bad = TRUE;
1537                         /*
1538                          * Test for alternating 0's and 1's
1539                          */
1540                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1541                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1542                                 page_bad = TRUE;
1543                         /*
1544                          * Test for all 1's
1545                          */
1546                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1547                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1548                                 page_bad = TRUE;
1549                         /*
1550                          * Test for all 0's
1551                          */
1552                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1553                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1554                                 page_bad = TRUE;
1555                         /*
1556                          * Restore original value.
1557                          */
1558                         *(int *)ptr = tmp;
1559
1560                         /*
1561                          * Adjust array of valid/good pages.
1562                          */
1563                         if (page_bad == TRUE)
1564                                 continue;
1565                         /*
1566                          * If this good page is a continuation of the
1567                          * previous set of good pages, then just increase
1568                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1569                          * Note that "end" points one higher than end,
1570                          * making the range >= start and < end.
1571                          * If we're also doing a speculative memory
1572                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1573                          * so that we keep going. The first bad page
1574                          * will terminate the loop.
1575                          */
1576                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1577                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1578                         } else {
1579                                 pa_indx++;
1580                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1581                                         kprintf(
1582                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1583                                         pa_indx--;
1584                                         full = TRUE;
1585                                         goto do_dump_avail;
1586                                 }
1587                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1588                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1589                         }
1590                         physmem++;
1591 do_dump_avail:
1592                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1593                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1594                         } else {
1595                                 da_indx++;
1596                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1597                                         da_indx--;
1598                                         goto do_next;
1599                                 }
1600                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1601                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1602                         }
1603 do_next:
1604                         if (full)
1605                                 break;
1606                 }
1607         }
1608         *pte = 0;
1609         cpu_invltlb();
1610
1611         /*
1612          * XXX
1613          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1614          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1615          * calculation, etc.).
1616          */
1617         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1618             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1619                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1620                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1621                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1622         }
1623
1624         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1625
1626         /* Trim off space for the message buffer. */
1627         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1628
1629         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1630
1631         /* Map the message buffer. */
1632         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1633                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1634                     off);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * IDT VECTORS:
1639  *      0       Divide by zero
1640  *      1       Debug
1641  *      2       NMI
1642  *      3       BreakPoint
1643  *      4       OverFlow
1644  *      5       Bound-Range
1645  *      6       Invalid OpCode
1646  *      7       Device Not Available (x87)
1647  *      8       Double-Fault
1648  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1649  *      10      Invalid-TSS
1650  *      11      Segment not present
1651  *      12      Stack
1652  *      13      General Protection
1653  *      14      Page Fault
1654  *      15      Reserved
1655  *      16      x87 FP Exception pending
1656  *      17      Alignment Check
1657  *      18      Machine Check
1658  *      19      SIMD floating point
1659  *      20-31   reserved
1660  *      32-255  INTn/external sources
1661  */
1662 u_int64_t
1663 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1664 {
1665         caddr_t kmdp;
1666         int gsel_tss, x;
1667 #if JG
1668         int metadata_missing, off;
1669 #endif
1670         struct mdglobaldata *gd;
1671         u_int64_t msr;
1672         char *env;
1673
1674 #if JG
1675         /*
1676          * This must be done before the first references
1677          * to CPU_prvspace[0] are made.
1678          */
1679         init_paging(&physfree);
1680 #endif
1681
1682         /*
1683          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1684          */
1685         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1686         bzero(gd, sizeof(*gd));
1687
1688         /*
1689          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1690          * early in the boot sequence because the system assumes
1691          * that 'curthread' is never NULL.
1692          */
1693
1694         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1695         thread0.td_gd = &gd->mi;
1696
1697         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1698
1699 #if JG
1700         metadata_missing = 0;
1701         if (bootinfo.bi_modulep) {
1702                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1703                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1704         } else {
1705                 metadata_missing = 1;
1706         }
1707         if (bootinfo.bi_envp)
1708                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1709 #endif
1710
1711         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1712         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1713         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1714         if (kmdp == NULL)
1715                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1716         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1717         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1718 #ifdef DDB
1719         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1720         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1721 #endif
1722
1723         /*
1724          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1725          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1726          */
1727         ncpus = 1;
1728         ncpus2 = 1;
1729         ncpus_fit = 1;
1730         /* Init basic tunables, hz etc */
1731         init_param1();
1732
1733         /*
1734          * make gdt memory segments
1735          */
1736         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1737                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1738
1739         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1740
1741         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1742                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1743                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1744         }
1745         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1746             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1747
1748         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1749         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1750         lgdt(&r_gdt);
1751
1752         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1753         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1754         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1755
1756         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1757         cpu_gdinit(gd, 0);
1758         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1759         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1760         safepri = TDPRI_MAX;
1761
1762         /* spinlocks and the BGL */
1763         init_locks();
1764
1765         /* exceptions */
1766         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1767                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1768         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1769         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1770         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1771         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1772         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1773         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1774         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1775         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1776         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1777         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1778         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1779         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1780         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1781         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1782         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1783         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1784         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1785         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1786         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1787
1788         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1789         r_idt.rd_base = (long) idt;
1790         lidt(&r_idt);
1791
1792         /*
1793          * Initialize the console before we print anything out.
1794          */
1795         cninit();
1796
1797 #if JG
1798         if (metadata_missing)
1799                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1800 #endif
1801
1802 #if     NISA >0
1803         isa_defaultirq();
1804 #endif
1805         rand_initialize();
1806
1807 #ifdef DDB
1808         kdb_init();
1809         if (boothowto & RB_KDB)
1810                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1811 #endif
1812
1813 #if JG
1814         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1815         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1816         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1817 #endif
1818         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1819         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1820
1821         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1822         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1823                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1824                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1825         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1826         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~0xFul;
1827         gd->gd_rsp0 = gd->gd_common_tss.tss_rsp0;
1828
1829         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1830         gd->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1831
1832         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1833         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
1834
1835         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1836         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1837         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1838         ltr(gsel_tss);
1839
1840         /* Set up the fast syscall stuff */
1841         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1842         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1843         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1844         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1845         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1846               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1847         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1848         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1849
1850         getmemsize(kmdp, physfree);
1851         init_param2(physmem);
1852
1853         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1854
1855         /* Map the message buffer. */
1856 #if JG
1857         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1858                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1859 #endif
1860
1861         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1862
1863
1864         /* transfer to user mode */
1865
1866         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1867         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1868         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1869
1870         load_ds(_udatasel);
1871         load_es(_udatasel);
1872         load_fs(_udatasel);
1873
1874         /* setup proc 0's pcb */
1875         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1876         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1877         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1878         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
1879         env = kgetenv("kernelname");
1880         if (env != NULL)
1881                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
1882
1883         /* Location of kernel stack for locore */
1884         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1889  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1890  * data space were allocated in locore.
1891  *
1892  * Note: the idlethread's cpl is 0
1893  *
1894  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1895  */
1896 void
1897 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1898 {
1899         if (cpu)
1900                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1901
1902         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1903                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1904                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1905                         TDF_MPSAFE, &gd->mi);
1906         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1907         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1908         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1909         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1910 }
1911
1912 int
1913 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1914 {
1915         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1916             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1917                 return (TRUE);
1918         }
1919         return (FALSE);
1920 }
1921
1922 struct globaldata *
1923 globaldata_find(int cpu)
1924 {
1925         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1926         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1927 }
1928
1929 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1930 static void f00f_hack(void *unused);
1931 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1932
1933 static void
1934 f00f_hack(void *unused) 
1935 {
1936         struct gate_descriptor *new_idt;
1937         vm_offset_t tmp;
1938
1939         if (!has_f00f_bug)
1940                 return;
1941
1942         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1943
1944         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1945
1946         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1947         if (tmp == 0)
1948                 panic("kmem_alloc returned 0");
1949         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1950                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1951         /* Put the first seven entries in the lower page */
1952         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1953         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1954         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1955         lidt(&r_idt);
1956         idt = new_idt;
1957         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1958                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1959                 panic("vm_map_protect failed");
1960         return;
1961 }
1962 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1963
1964 int
1965 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1966 {
1967         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1968         return (0);
1969 }
1970
1971 int
1972 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1973 {
1974         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1975         return (0);
1976 }
1977
1978 int
1979 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1980 {
1981         struct pcb *pcb;
1982         struct trapframe *tp;
1983
1984         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1985         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1986
1987         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
1988         return (0);
1989 }
1990
1991 int
1992 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1993 {
1994         struct pcb *pcb;
1995         struct trapframe *tp;
1996
1997         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1998         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
1999             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2000                 return (EINVAL);
2001         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2002         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2003         return (0);
2004 }
2005
2006 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2007 static void
2008 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2009 {
2010         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2011         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2012         int i;
2013
2014         /* FPU control/status */
2015         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2016         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2017         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2018         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2019         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2020         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2021         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2022         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2023
2024         /* FPU registers */
2025         for (i = 0; i < 8; ++i)
2026                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2027
2028         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2029 }
2030
2031 static void
2032 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2033 {
2034         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2035         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2036         int i;
2037
2038         /* FPU control/status */
2039         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2040         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2041         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2042         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2043         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2044         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2045         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2046         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2047
2048         /* FPU registers */
2049         for (i = 0; i < 8; ++i)
2050                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2051
2052         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2053 }
2054 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2055
2056 int
2057 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2058 {
2059 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2060         if (cpu_fxsr) {
2061                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2062                                 (struct save87 *)fpregs);
2063                 return (0);
2064         }
2065 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2066         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2067         return (0);
2068 }
2069
2070 int
2071 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2072 {
2073 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2074         if (cpu_fxsr) {
2075                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2076                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2077                 return (0);
2078         }
2079 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2080         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2081         return (0);
2082 }
2083
2084 int
2085 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2086 {
2087         if (lp == NULL) {
2088                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2089                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2090                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2091                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2092                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2093                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2094                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2095                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2096         } else {
2097                 struct pcb *pcb;
2098
2099                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2100                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2101                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2102                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2103                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2104                 dbregs->dr[4] = 0;
2105                 dbregs->dr[5] = 0;
2106                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2107                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2108         }
2109         return (0);
2110 }
2111
2112 int
2113 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2114 {
2115         if (lp == NULL) {
2116                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2117                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2118                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2119                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2120                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2121                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2122                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2123                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2124         } else {
2125                 struct pcb *pcb;
2126                 struct ucred *ucred;
2127                 int i;
2128                 uint64_t mask1, mask2;
2129
2130                 /*
2131                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2132                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2133                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2134                  * TRCTRAP.
2135                  */
2136                 /* JG this loop looks unreadable */
2137                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2138                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2139                  */
2140                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2141                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2142                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2143                  * carried to decide if it is safe and useful to
2144                  * provide access to that capability
2145                  */
2146                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2147                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2148                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2149                                 return (EINVAL);
2150                 
2151                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2152                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2153
2154                 /*
2155                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2156                  * process's address space.  If a process could do this, it
2157                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2158                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2159                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2160                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2161                  * uid 0.
2162                  *
2163                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2164                  * address space is written into from within the kernel
2165                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2166                  * from within kernel mode?
2167                  */
2168
2169                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2170                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2171                                 /* dr0 is enabled */
2172                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2173                                         return (EINVAL);
2174                         }
2175
2176                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2177                                 /* dr1 is enabled */
2178                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2179                                         return (EINVAL);
2180                         }
2181
2182                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2183                                 /* dr2 is enabled */
2184                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2185                                         return (EINVAL);
2186                         }
2187
2188                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2189                                 /* dr3 is enabled */
2190                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2191                                         return (EINVAL);
2192                         }
2193                 }
2194
2195                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2196                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2197                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2198                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2199                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2200                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2201
2202                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2203         }
2204
2205         return (0);
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2210  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2211  */
2212 int
2213 user_dbreg_trap(void)
2214 {
2215         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2216         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2217         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2218         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2219         int i;
2220         
2221         dr7 = rdr7();
2222         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2223                 /*
2224                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2225                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2226                  * hardware debug registers
2227                  */
2228                 return 0;
2229         }
2230
2231         nbp = 0;
2232         dr6 = rdr6();
2233         bp = dr6 & 0xf;
2234
2235         if (bp == 0) {
2236                 /*
2237                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2238                  * trap was not caused by any of the debug registers
2239                  */
2240                 return 0;
2241         }
2242
2243         /*
2244          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2245          * which ones and if any of them are user space addresses
2246          */
2247
2248         if (bp & 0x01) {
2249                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2250         }
2251         if (bp & 0x02) {
2252                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2253         }
2254         if (bp & 0x04) {
2255                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2256         }
2257         if (bp & 0x08) {
2258                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2259         }
2260
2261         for (i=0; i<nbp; i++) {
2262                 if (addr[i] <
2263                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2264                         /*
2265                          * addr[i] is in user space
2266                          */
2267                         return nbp;
2268                 }
2269         }
2270
2271         /*
2272          * None of the breakpoints are in user space.
2273          */
2274         return 0;
2275 }
2276
2277
2278 #ifndef DDB
2279 void
2280 Debugger(const char *msg)
2281 {
2282         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2283 }
2284 #endif /* no DDB */
2285
2286 #ifdef DDB
2287
2288 /*
2289  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2290  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2291  * called inside DDB.
2292  *
2293  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2294  */
2295
2296 #undef inb
2297 #undef outb
2298
2299 /* silence compiler warnings */
2300 u_char inb(u_int);
2301 void outb(u_int, u_char);
2302
2303 u_char
2304 inb(u_int port)
2305 {
2306         u_char  data;
2307         /*
2308          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2309          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2310          * if we tell it to load (u_short) port.
2311          */
2312         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2313         return (data);
2314 }
2315
2316 void
2317 outb(u_int port, u_char data)
2318 {
2319         u_char  al;
2320         /*
2321          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2322          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2323          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2324          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2325          */
2326         al = data;
2327         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2328 }
2329
2330 #endif /* DDB */
2331
2332
2333
2334 #include "opt_cpu.h"
2335
2336
2337 /*
2338  * initialize all the SMP locks
2339  */
2340
2341 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2342 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2343
2344 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
2345 struct spinlock_deprecated fast_intr_spinlock;
2346
2347 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2348 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2349
2350 /* critical region around INTR() routines */
2351 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2352
2353 /* lock region used by kernel profiling */
2354 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2355
2356 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2357 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2358
2359 /* locks kernel kprintfs */
2360 struct spinlock_deprecated cons_spinlock;
2361
2362 /* lock regions around the clock hardware */
2363 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2364
2365 /* lock around the MP rendezvous */
2366 struct spinlock_deprecated smp_rv_spinlock;
2367
2368 static void
2369 init_locks(void)
2370 {
2371         /*
2372          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock 
2373          */
2374         /*
2375          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2376          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2377          */
2378 #ifdef SMP
2379         cpu_get_initial_mplock();
2380 #endif
2381         /* DEPRECATED */
2382         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2383         spin_lock_init(&fast_intr_spinlock);
2384         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2385         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2386         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2387         spin_lock_init(&smp_rv_spinlock);
2388         spin_lock_init(&com_spinlock);
2389         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2390         spin_lock_init(&cons_spinlock);
2391
2392         /* our token pool needs to work early */
2393         lwkt_token_pool_init();
2394 }
2395