amd64: first steps towards 64-bit pmap
[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/intr_machdep.h>       /* for inthand_t */
103 #include <machine/md_var.h>
104 #include <machine/metadata.h>
105 #include <machine/pc/bios.h>
106 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
107 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
108 #include <machine/smp.h>
109 #ifdef PERFMON
110 #include <machine/perfmon.h>
111 #endif
112 #include <machine/cputypes.h>
113
114 #ifdef OLD_BUS_ARCH
115 #include <bus/isa/i386/isa_device.h>
116 #endif
117 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
118 #include <bus/isa/rtc.h>
119 #include <sys/random.h>
120 #include <sys/ptrace.h>
121 #include <machine/sigframe.h>
122
123 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
124
125 extern void init386(int first);
126 extern void dblfault_handler(void);
127 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
128
129 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
130 extern void identify_cpu(void);
131 #if JG
132 extern void finishidentcpu(void);
133 #endif
134 extern void panicifcpuunsupported(void);
135 extern void initializecpu(void);
136
137 extern void init_paging(vm_paddr_t *);
138
139 static void cpu_startup(void *);
140 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
141 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
142 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
143 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
144 #ifdef DIRECTIO
145 extern void ffs_rawread_setup(void);
146 #endif /* DIRECTIO */
147 static void init_locks(void);
148
149 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
150
151 #ifdef DDB
152 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
153 #endif
154
155 uint64_t KPTphys;
156 uint64_t SMPptpa;
157 pt_entry_t *SMPpt;
158
159
160 /* JG SMP */
161 struct privatespace CPU_prvspace[1];
162
163 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
164 u_long  atdevbase;
165 #ifdef SMP
166 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
167 #else
168 int64_t tsc_offsets[1];
169 #endif
170
171 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
172 extern int swtch_optim_stats;
173 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
174         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
175 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
176         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
177 #endif
178
179 int physmem = 0;
180
181 static int
182 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
183 {
184         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
185         return (error);
186 }
187
188 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
189         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
190
191 static int
192 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
193 {
194         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
195                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
196         return (error);
197 }
198
199 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
200         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
201
202 static int
203 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
204 {
205 #if JG
206         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
207                 i386_btop(avail_end - avail_start), req);
208         return (error);
209 #else
210         return -1;
211 #endif
212 }
213
214 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
215         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
216
217 static int
218 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
219 {
220         int error;
221
222         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
223          * some initial nulls).
224          */
225         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
226                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
227         if(error) return(error);
228         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
229                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
230                         msgbufp->msg_bufr,req);
231         }
232         return(error);
233 }
234
235 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
236         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
237
238 static int msgbuf_clear;
239
240 static int
241 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
242 {
243         int error;
244         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
245                 req);
246         if (!error && req->newptr) {
247                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
248                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
249                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
250                 msgbuf_clear=0;
251         }
252         return (error);
253 }
254
255 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
256         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
257         "Clear kernel message buffer");
258
259 vm_paddr_t Maxmem = 0;
260
261 /*
262  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
263  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
264  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
265  * PHYSSEG entries.
266  */
267 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
268
269 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
270 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
271
272 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
273 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
274 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
275
276 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
277 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
278 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
279 static struct trapframe proc0_tf;
280
281 static void
282 cpu_startup(void *dummy)
283 {
284         caddr_t v;
285         vm_size_t size = 0;
286         vm_offset_t firstaddr;
287
288         if (boothowto & RB_VERBOSE)
289                 bootverbose++;
290
291         /*
292          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
293          */
294         kprintf("%s", version);
295         startrtclock();
296         printcpuinfo();
297         panicifcpuunsupported();
298 #ifdef PERFMON
299         perfmon_init();
300 #endif
301         kprintf("real memory  = %llu (%lluK bytes)\n", ptoa(Maxmem), ptoa(Maxmem) / 1024);
302         /*
303          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
304          */
305         if (bootverbose) {
306                 int indx;
307
308                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
309                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
310                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
311
312                         kprintf("0x%08llx - 0x%08llx, %llu bytes (%llu pages)\n",
313                             phys_avail[indx], phys_avail[indx + 1] - 1, size1,
314                             size1 / PAGE_SIZE);
315                 }
316         }
317
318         /*
319          * Allocate space for system data structures.
320          * The first available kernel virtual address is in "v".
321          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
322          * As pages of memory are allocated and cleared,
323          * "firstaddr" is incremented.
324          * An index into the kernel page table corresponding to the
325          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
326          */
327
328         /*
329          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
330          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
331          * addresses to the various data structures.
332          */
333         firstaddr = 0;
334 again:
335         v = (caddr_t)firstaddr;
336
337 #define valloc(name, type, num) \
338             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
339 #define valloclim(name, type, num, lim) \
340             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
341
342         /*
343          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
344          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
345          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
346          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
347          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
348          * maxbcache bytes.
349          *
350          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
351          */
352         if (nbuf == 0) {
353                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
354                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
355
356                 nbuf = 50;
357                 if (kbytes > 4096)
358                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
359                 if (kbytes > 65536)
360                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
361                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
362                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
363         }
364
365         /*
366          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
367          * kernel_map.
368          */
369         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
370                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
371                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
372         }
373
374         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
375 #ifdef NSWBUF_MIN
376         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
377                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
378 #endif
379 #ifdef DIRECTIO
380         ffs_rawread_setup();
381 #endif
382
383         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
384         valloc(buf, struct buf, nbuf);
385
386         /*
387          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
388          */
389         if (firstaddr == 0) {
390                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
391                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
392                 if (firstaddr == 0)
393                         panic("startup: no room for tables");
394                 goto again;
395         }
396
397         /*
398          * End of second pass, addresses have been assigned
399          */
400         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
401                 panic("startup: table size inconsistency");
402
403         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
404                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
405         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
406                       (nbuf*BKVASIZE));
407         buffer_map.system_map = 1;
408         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
409                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
410         pager_map.system_map = 1;
411
412 #if defined(USERCONFIG)
413         userconfig();
414         cninit();               /* the preferred console may have changed */
415 #endif
416
417         kprintf("avail memory = %lu (%luK bytes)\n",
418                 ptoa(vmstats.v_free_count),
419                 ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024);
420
421         /*
422          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
423          */
424         bufinit();
425         vm_pager_bufferinit();
426
427 #ifdef SMP
428         /*
429          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
430          */
431         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
432         mp_announce();
433 #endif  /* SMP */
434         cpu_setregs();
435 }
436
437 /*
438  * Send an interrupt to process.
439  *
440  * Stack is set up to allow sigcode stored
441  * at top to call routine, followed by kcall
442  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
443  * resets the signal mask, the stack, and the
444  * frame pointer, it returns to the user
445  * specified pc, psl.
446  */
447 void
448 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
449 {
450         kprintf0("sendsig\n");
451         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
452         struct proc *p = lp->lwp_proc;
453         struct trapframe *regs;
454         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
455         struct sigframe sf, *sfp;
456         int oonstack;
457         char *sp;
458
459         regs = lp->lwp_md.md_regs;
460         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
461
462         /* Save user context */
463         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
464         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
465         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
466         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
467         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
468         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
469
470         /* Make the size of the saved context visible to userland */
471         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
472
473         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
474         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
475                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
476
477         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
478         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
479             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
480                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
481                               sizeof(struct sigframe));
482                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
483         } else {
484                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe);
485         }
486
487         /* Align to 16 bytes */
488         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~0xFUL);
489
490         /* Translate the signal is appropriate */
491         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
492                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
493                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
494         }
495
496         /*
497          * Build the argument list for the signal handler.
498          *
499          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
500          */
501         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
502         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
503
504         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
505                 /*
506                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
507                  *
508                  * action(signo, siginfo, ucontext)
509                  */
510                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
511                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
512                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
513
514                 /* fill siginfo structure */
515                 sf.sf_si.si_signo = sig;
516                 sf.sf_si.si_code = code;
517                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_err;
518         } else {
519                 /*
520                  * Old FreeBSD-style arguments.
521                  *
522                  * handler (signo, code, [uc], addr)
523                  */
524                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
525                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
526                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
527         }
528
529         /*
530          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
531          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
532          * eflags.
533          */
534 #if JG
535         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
536                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
537                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
538
539                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
540                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
541                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
542                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
543
544                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
545                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
546                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
547                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
548
549                 /*
550                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
551                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
552                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
553                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
554                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
555                  */
556                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
557         }
558 #endif
559
560         /*
561          * Save the FPU state and reinit the FP unit
562          */
563         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
564
565         /*
566          * Copy the sigframe out to the user's stack.
567          */
568         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
569                 /*
570                  * Something is wrong with the stack pointer.
571                  * ...Kill the process.
572                  */
573                 sigexit(lp, SIGILL);
574         }
575
576         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
577         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
578
579         /*
580          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
581          * on function entry
582          */
583         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
584
585         /*
586          * 64 bit mode has a code and stack selector but
587          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
588          * stored in-context.
589          */
590         regs->tf_cs = _ucodesel;
591         regs->tf_ss = _udatasel;
592 }
593
594 /*
595  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
596  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
597  * issue.
598  *
599  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
600  * bad idea?
601  */
602 int
603 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
604 {
605         kprintf0("cpu_sanitize_frame\n");
606         frame->tf_cs = _ucodesel;
607         frame->tf_ss = _udatasel;
608         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
609         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
610         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
611
612         return(0);
613 }
614
615 /*
616  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
617  * on us.  For AMD64 we don't have to do anything.
618  */
619 int
620 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
621 {
622         return(0);
623 }
624
625 /*
626  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
627  *
628  * System call to cleanup state after a signal
629  * has been taken.  Reset signal mask and
630  * stack state from context left by sendsig (above).
631  * Return to previous pc and psl as specified by
632  * context left by sendsig. Check carefully to
633  * make sure that the user has not modified the
634  * state to gain improper privileges.
635  */
636 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
637 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
638
639 int
640 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
641 {
642         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
643         struct proc *p = lp->lwp_proc;
644         struct trapframe *regs;
645         ucontext_t uc;
646         ucontext_t *ucp;
647         register_t rflags;
648         int cs;
649         int error;
650
651         /*
652          * We have to copy the information into kernel space so userland
653          * can't modify it while we are sniffing it.
654          */
655         regs = lp->lwp_md.md_regs;
656         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
657         if (error)
658                 return (error);
659         ucp = &uc;
660         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
661
662         /* VM (8086) mode not supported */
663         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
664
665 #if JG
666         if (eflags & PSL_VM) {
667                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
668                 struct vm86_kernel *vm86;
669
670                 /*
671                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
672                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
673                  */
674                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
675                         return (EINVAL);
676                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
677                 if (vm86->vm86_inited == 0)
678                         return (EINVAL);
679
680                 /* go back to user mode if both flags are set */
681                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
682                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
683
684                 if (vm86->vm86_has_vme) {
685                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
686                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
687                 } else {
688                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
689                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
690                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
691                 }
692                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
693                 tf->tf_eflags = eflags;
694                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
695                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
696                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
697                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
698                 tf->tf_ds = _udatasel;
699                 tf->tf_es = _udatasel;
700                 tf->tf_fs = _udatasel;
701                 tf->tf_gs = _udatasel;
702         } else
703 #endif
704         {
705                 /*
706                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
707                  */
708                 /*
709                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
710                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
711                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
712                  * the signal context during signal handling and there is no
713                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
714                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
715                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
716                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
717                  */
718                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
719                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
720                         return(EINVAL);
721                 }
722
723                 /*
724                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
725                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
726                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
727                  */
728                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
729                 if (!CS_SECURE(cs)) {
730                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
731                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
732                         return(EINVAL);
733                 }
734                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
735         }
736
737         /*
738          * Restore the FPU state from the frame
739          */
740         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
741
742         /*
743          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
744          * semantics against system calls.
745          */
746         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
747                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
748
749         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
750                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
751         else
752                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
753
754         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
755         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
756         return(EJUSTRETURN);
757 }
758
759 /*
760  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
761  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
762  * already been pushed on the stack.
763  */
764 struct upc_frame {
765         register_t      rax;
766         register_t      rcx;
767         register_t      rdx;
768         register_t      flags;
769         register_t      oldip;
770 };
771
772 void
773 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
774 {
775         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
776         struct trapframe *regs;
777         struct upcall upcall;
778         struct upc_frame upc_frame;
779         int     crit_count = 0;
780
781         /*
782          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
783          * context, switch back to the virtual kernel context before
784          * trying to post the signal.
785          */
786         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
787                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
788                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
789         }
790
791         /*
792          * Get the upcall data structure
793          */
794         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
795             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
796         ) {
797                 vu->vu_pending = 0;
798                 kprintf("bad upcall address\n");
799                 return;
800         }
801
802         /*
803          * If the data structure is already marked pending or has a critical
804          * section count, mark the data structure as pending and return 
805          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
806          */
807         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
808                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
809                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
810                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
811                                 sizeof(upcall.upc_pending));
812                 }
813                 return;
814         }
815
816         /*
817          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
818          *
819          * Bump our critical section count and set or clear the
820          * user pending flag depending on whether more upcalls are
821          * pending.  The user will be responsible for calling 
822          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
823          */
824         vu->vu_pending = 0;
825         upcall.upc_pending = morepending;
826         crit_count += TDPRI_CRIT;
827         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
828                 sizeof(upcall.upc_pending));
829         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
830                 sizeof(int));
831
832         /*
833          * Construct a stack frame and issue the upcall
834          */
835         regs = lp->lwp_md.md_regs;
836         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
837         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
838         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
839         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
840         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
841         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
842             sizeof(upc_frame)) != 0) {
843                 kprintf("bad stack on upcall\n");
844         } else {
845                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
846                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
847                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
848                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
849                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
850         }
851 }
852
853 /*
854  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
855  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
856  * being overwritten by the syscall return value.
857  *
858  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
859  * and the function pointer in %eax.  
860  */
861 int
862 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
863 {
864         struct upc_frame upc_frame;
865         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
866         struct trapframe *regs;
867         int error;
868         struct upcall upcall;
869         int crit_count;
870
871         regs = lp->lwp_md.md_regs;
872
873         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
874         if (error == 0) {
875             if (vu) {
876                 /*
877                  * This jumps us to the next ready context.
878                  */
879                 vu->vu_pending = 0;
880                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
881                 crit_count = 0;
882                 if (error == 0)
883                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
884                 crit_count += TDPRI_CRIT;
885                 if (error == 0)
886                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
887                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
888                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
889                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
890                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
891                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
892             } else {
893                 /*
894                  * This returns us to the originally interrupted code.
895                  */
896                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
897                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
898                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
899                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
900                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
901                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
902                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
903                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
904             }
905         }
906         if (error == 0)
907                 error = EJUSTRETURN;
908         return(error);
909 }
910
911 /*
912  * Machine dependent boot() routine
913  *
914  * I haven't seen anything to put here yet
915  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
916  */
917 void
918 cpu_boot(int howto)
919 {
920 }
921
922 /*
923  * Shutdown the CPU as much as possible
924  */
925 void
926 cpu_halt(void)
927 {
928         for (;;)
929                 __asm__ __volatile("hlt");
930 }
931
932 /*
933  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
934  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
935  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
936  *
937  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
938  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
939  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
940  * critical section.
941  *
942  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
943  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
944  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
945  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
946  */
947 static int      cpu_idle_hlt = 1;
948 static int      cpu_idle_hltcnt;
949 static int      cpu_idle_spincnt;
950 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
951     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
952 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
953     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
954 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
955     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
956
957 static void
958 cpu_idle_default_hook(void)
959 {
960         /*
961          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
962          * following the sti.
963          */
964         __asm __volatile("sti; hlt");
965 }
966
967 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
968 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
969
970 void
971 cpu_idle(void)
972 {
973         struct thread *td = curthread;
974
975         crit_exit();
976         KKASSERT(td->td_pri < TDPRI_CRIT);
977         for (;;) {
978                 /*
979                  * See if there are any LWKTs ready to go.
980                  */
981                 lwkt_switch();
982
983                 /*
984                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
985                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
986                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
987                  */
988                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
989                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
990                         __asm __volatile("cli");
991                         splz();
992                         if (!lwkt_runnable())
993                             cpu_idle_hook();
994 #ifdef SMP
995                         else
996                             __asm __volatile("pause");
997 #endif
998                         ++cpu_idle_hltcnt;
999                 } else {
1000                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
1001                         splz();
1002 #ifdef SMP
1003                         __asm __volatile("sti; pause");
1004 #else
1005                         __asm __volatile("sti");
1006 #endif
1007                         ++cpu_idle_spincnt;
1008                 }
1009         }
1010 }
1011
1012 /*
1013  * This routine is called when the only runnable threads require
1014  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
1015  * we let the scheduler spin.
1016  */
1017 void
1018 cpu_mplock_contested(void)
1019 {
1020         cpu_pause();
1021 }
1022
1023 /*
1024  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1025  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1026  * we let it spin.
1027  */
1028 void
1029 cpu_spinlock_contested(void)
1030 {
1031         cpu_pause();
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Clear registers on exec
1036  */
1037 void
1038 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1039 {
1040         struct thread *td = curthread;
1041         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1042         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1043         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1044
1045         kprintf0("exec_setregs\n");
1046
1047         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1048         user_ldt_free(pcb);
1049   
1050         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1051         regs->tf_rip = entry;
1052         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1053         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1054         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1055         regs->tf_ss = _udatasel;
1056         regs->tf_cs = _ucodesel;
1057         regs->tf_rbx = ps_strings;
1058
1059         /*
1060          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1061          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1062          */
1063         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1064                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1065                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1066                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1067                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1068                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1069                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1070                 if (pcb == td->td_pcb) {
1071                         /*
1072                          * Clear the debug registers on the running
1073                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1074                          * the next process we switch to.
1075                          */
1076                         reset_dbregs();
1077                 }
1078                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1079         }
1080
1081         /*
1082          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1083          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1084          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1085          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1086          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1087          */
1088         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1089
1090         /*
1091          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1092          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1093          *       may panic in npxdna().
1094          */
1095         crit_enter();
1096         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1097
1098         /*
1099          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1100          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1101          *       code knows what the current MSR values are.
1102          */
1103         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1104         pcb->pcb_gsbase = 0;
1105         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1106         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1107         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1108         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1109
1110 #if NNPX > 0
1111         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1112         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1113 #endif
1114         crit_exit();
1115
1116         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1117         pcb->pcb_es = _udatasel;
1118         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1119         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1120 }
1121
1122 void
1123 cpu_setregs(void)
1124 {
1125         register_t cr0;
1126
1127         cr0 = rcr0();
1128         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1129         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1130         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1131         load_cr0(cr0);
1132         load_gs(_udatasel);
1133 }
1134
1135 static int
1136 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1137 {
1138         int error;
1139         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1140                 req);
1141         if (!error && req->newptr)
1142                 resettodr();
1143         return (error);
1144 }
1145
1146 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1147         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1148
1149 #if JG
1150 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1151         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1152 #endif
1153
1154 #if JG
1155 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1156         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1157 #endif
1158
1159 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1160         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1161
1162 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1163 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1164         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1165
1166 /*
1167  * Initialize 386 and configure to run kernel
1168  */
1169
1170 /*
1171  * Initialize segments & interrupt table
1172  */
1173
1174 int _default_ldt;
1175 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1176 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1177 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1178 #if JG
1179 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1180 #endif
1181
1182 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1183 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1184
1185 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1186 extern int has_f00f_bug;
1187 #endif
1188
1189 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
1190
1191 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1192 void *proc0paddr;
1193 /* JG alignment? */
1194 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1195
1196
1197 /* software prototypes -- in more palatable form */
1198 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1199 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1200 {       0x0,                    /* segment base address  */
1201         0x0,                    /* length */
1202         0,                      /* segment type */
1203         0,                      /* segment descriptor priority level */
1204         0,                      /* segment descriptor present */
1205         0,                      /* long */
1206         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1207         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1208 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1209 {       0x0,                    /* segment base address  */
1210         0xfffff,                /* length - all address space */
1211         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1212         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1213         1,                      /* segment descriptor present */
1214         1,                      /* long */
1215         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1216         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1217 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1218 {       0x0,                    /* segment base address  */
1219         0xfffff,                /* length - all address space */
1220         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1221         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1222         1,                      /* segment descriptor present */
1223         1,                      /* long */
1224         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1225         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1226 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1227 {       0x0,                    /* segment base address  */
1228         0xfffff,                /* length - all address space */
1229         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1230         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1231         1,                      /* segment descriptor present */
1232         0,                      /* long */
1233         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1234         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1235 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1236 {       0x0,                    /* segment base address  */
1237         0xfffff,                /* length - all address space */
1238         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1239         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1240         1,                      /* segment descriptor present */
1241         0,                      /* long */
1242         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1243         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1244 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1245 {       0x0,                    /* segment base address  */
1246         0xfffff,                /* length - all address space */
1247         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1248         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1249         1,                      /* segment descriptor present */
1250         1,                      /* long */
1251         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1252         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1253 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1254 {
1255         0x0,                    /* segment base address */
1256         sizeof(struct amd64tss)-1,/* length - all address space */
1257         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1258         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1259         1,                      /* segment descriptor present */
1260         0,                      /* long */
1261         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1262         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1263 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1264 {       0x0,                    /* segment base address  */
1265         0x0,                    /* length */
1266         0,                      /* segment type */
1267         0,                      /* segment descriptor priority level */
1268         0,                      /* segment descriptor present */
1269         0,                      /* long */
1270         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1271         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1272 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1273 {       0x0,                    /* segment base address  */
1274         0xfffff,                /* length - all address space */
1275         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1276         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1277         1,                      /* segment descriptor present */
1278         0,                      /* long */
1279         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1280         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1281 };
1282
1283 void
1284 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1285 {
1286         struct gate_descriptor *ip;
1287
1288         ip = idt + idx;
1289         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1290         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1291         ip->gd_ist = ist;
1292         ip->gd_xx = 0;
1293         ip->gd_type = typ;
1294         ip->gd_dpl = dpl;
1295         ip->gd_p = 1;
1296         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1297 }
1298
1299 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1300
1301 extern inthand_t
1302         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1303         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1304         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1305         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1306         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1307         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1308
1309 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1310 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1311 #endif
1312
1313 void
1314 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1315 {
1316         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1317         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1318         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1319         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1320         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1321         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1322         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1323 }
1324
1325 void
1326 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1327 {
1328
1329         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1330         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1331         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1332         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1333         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1334         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1335         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1336         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1337         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1338         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1339 }
1340
1341 void
1342 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1343     struct system_segment_descriptor *sd)
1344 {
1345
1346         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1347         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1348         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1349         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1350         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1351         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1352         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1353         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1354 }
1355
1356 u_int basemem;
1357
1358 /*
1359  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1360  * available physical memory in the system, then test this memory and
1361  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1362  *
1363  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1364  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1365  *
1366  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1367  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1368  *
1369  * XXX first should be vm_paddr_t.
1370  */
1371 static void
1372 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1373 {
1374         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1375         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1376         u_long physmem_tunable;
1377         pt_entry_t *pte;
1378         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1379         u_int32_t smapsize;
1380         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1381
1382         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1383         basemem = 0;
1384         physmap_idx = 0;
1385
1386         /*
1387          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1388          *
1389          * subr_module.c says:
1390          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1391          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1392          */
1393         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1394             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1395         if (smapbase == NULL)
1396                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1397
1398         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1399         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1400
1401         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1402                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1403                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1404                             smap->type, smap->base, smap->length);
1405
1406                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1407                         continue;
1408
1409                 if (smap->length == 0)
1410                         continue;
1411
1412                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1413                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1414                                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1415                                         kprintf(
1416         "Overlapping or non-monotonic memory region, ignoring second region\n");
1417                                 continue;
1418                         }
1419                 }
1420
1421                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1422                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1423                         continue;
1424                 }
1425
1426                 physmap_idx += 2;
1427                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1428                         kprintf(
1429                 "Too many segments in the physical address map, giving up\n");
1430                         break;
1431                 }
1432                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1433                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1434         }
1435
1436         /*
1437          * Find the 'base memory' segment for SMP
1438          */
1439         basemem = 0;
1440         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1441                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1442                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1443                         break;
1444                 }
1445         }
1446         if (basemem == 0)
1447                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1448
1449 #ifdef SMP
1450         /* make hole for AP bootstrap code */
1451         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1452 #endif
1453
1454         /*
1455          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1456          * highest page of the physical address space.  It should be
1457          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1458          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1459          */
1460         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1461
1462 #ifdef MAXMEM
1463         Maxmem = MAXMEM / 4;
1464 #endif
1465
1466         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1467                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1468
1469         /*
1470          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1471          * in the system.
1472          */
1473         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1474                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1475
1476         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1477             (boothowto & RB_VERBOSE))
1478                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1479
1480         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1481         pmap_bootstrap(&first);
1482
1483         /*
1484          * Size up each available chunk of physical memory.
1485          */
1486         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1487         pa_indx = 0;
1488         da_indx = 1;
1489         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1490         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1491         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1492         pte = CMAP1;
1493
1494         /*
1495          * Get dcons buffer address
1496          */
1497         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1498             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1499                 dcons_addr = 0;
1500
1501         /*
1502          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1503          * round up the start address and round down the end address.
1504          */
1505         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1506                 vm_paddr_t end;
1507
1508                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1509                 if (physmap[i + 1] < end)
1510                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1511                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1512                         int tmp, page_bad, full;
1513                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1514
1515                         full = FALSE;
1516                         /*
1517                          * block out kernel memory as not available.
1518                          */
1519                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1520                                 goto do_dump_avail;
1521
1522                         /*
1523                          * block out dcons buffer
1524                          */
1525                         if (dcons_addr > 0
1526                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1527                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1528                                 goto do_dump_avail;
1529
1530                         page_bad = FALSE;
1531
1532                         /*
1533                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1534                          */
1535                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1536                         cpu_invltlb();
1537
1538                         tmp = *(int *)ptr;
1539                         /*
1540                          * Test for alternating 1's and 0's
1541                          */
1542                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1543                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1544                                 page_bad = TRUE;
1545                         /*
1546                          * Test for alternating 0's and 1's
1547                          */
1548                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1549                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1550                                 page_bad = TRUE;
1551                         /*
1552                          * Test for all 1's
1553                          */
1554                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1555                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1556                                 page_bad = TRUE;
1557                         /*
1558                          * Test for all 0's
1559                          */
1560                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1561                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1562                                 page_bad = TRUE;
1563                         /*
1564                          * Restore original value.
1565                          */
1566                         *(int *)ptr = tmp;
1567
1568                         /*
1569                          * Adjust array of valid/good pages.
1570                          */
1571                         if (page_bad == TRUE)
1572                                 continue;
1573                         /*
1574                          * If this good page is a continuation of the
1575                          * previous set of good pages, then just increase
1576                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1577                          * Note that "end" points one higher than end,
1578                          * making the range >= start and < end.
1579                          * If we're also doing a speculative memory
1580                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1581                          * so that we keep going. The first bad page
1582                          * will terminate the loop.
1583                          */
1584                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1585                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1586                         } else {
1587                                 pa_indx++;
1588                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1589                                         kprintf(
1590                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1591                                         pa_indx--;
1592                                         full = TRUE;
1593                                         goto do_dump_avail;
1594                                 }
1595                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1596                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1597                         }
1598                         physmem++;
1599 do_dump_avail:
1600                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1601                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1602                         } else {
1603                                 da_indx++;
1604                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1605                                         da_indx--;
1606                                         goto do_next;
1607                                 }
1608                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1609                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1610                         }
1611 do_next:
1612                         if (full)
1613                                 break;
1614                 }
1615         }
1616         *pte = 0;
1617         cpu_invltlb();
1618
1619         /*
1620          * XXX
1621          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1622          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1623          * calculation, etc.).
1624          */
1625         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1626             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1627                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1628                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1629                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1630         }
1631
1632         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1633
1634         /* Trim off space for the message buffer. */
1635         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1636
1637         /* Map the message buffer. */
1638         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1639                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1640                     off);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * IDT VECTORS:
1645  *      0       Divide by zero
1646  *      1       Debug
1647  *      2       NMI
1648  *      3       BreakPoint
1649  *      4       OverFlow
1650  *      5       Bound-Range
1651  *      6       Invalid OpCode
1652  *      7       Device Not Available (x87)
1653  *      8       Double-Fault
1654  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1655  *      10      Invalid-TSS
1656  *      11      Segment not present
1657  *      12      Stack
1658  *      13      General Protection
1659  *      14      Page Fault
1660  *      15      Reserved
1661  *      16      x87 FP Exception pending
1662  *      17      Alignment Check
1663  *      18      Machine Check
1664  *      19      SIMD floating point
1665  *      20-31   reserved
1666  *      32-255  INTn/external sources
1667  */
1668 u_int64_t
1669 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1670 {
1671         caddr_t kmdp;
1672         int gsel_tss, x;
1673 #if JG
1674         int metadata_missing, off;
1675 #endif
1676         struct mdglobaldata *gd;
1677         u_int64_t msr;
1678         char *env;
1679
1680 #if JG
1681         /*
1682          * This must be done before the first references
1683          * to CPU_prvspace[0] are made.
1684          */
1685         init_paging(&physfree);
1686 #endif
1687
1688         /*
1689          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1690          */
1691         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1692         bzero(gd, sizeof(*gd));
1693
1694         /*
1695          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1696          * early in the boot sequence because the system assumes
1697          * that 'curthread' is never NULL.
1698          */
1699
1700         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1701         thread0.td_gd = &gd->mi;
1702
1703         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1704
1705 #if JG
1706         metadata_missing = 0;
1707         if (bootinfo.bi_modulep) {
1708                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1709                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1710         } else {
1711                 metadata_missing = 1;
1712         }
1713         if (bootinfo.bi_envp)
1714                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1715 #endif
1716
1717         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1718         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1719         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1720         if (kmdp == NULL)
1721                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1722         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1723         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1724 #ifdef DDB
1725         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1726         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1727 #endif
1728
1729         /*
1730          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1731          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1732          */
1733         ncpus = 1;
1734         ncpus2 = 1;
1735         ncpus_fit = 1;
1736         /* Init basic tunables, hz etc */
1737         init_param1();
1738
1739         /*
1740          * make gdt memory segments
1741          */
1742         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1743                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1744
1745         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1746
1747         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1748                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1749                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1750         }
1751         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1752             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1753
1754         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1755         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1756         lgdt(&r_gdt);
1757
1758         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1759         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1760         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1761
1762         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1763         cpu_gdinit(gd, 0);
1764         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1765         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1766         safepri = TDPRI_MAX;
1767
1768         /* spinlocks and the BGL */
1769         init_locks();
1770
1771         /* exceptions */
1772         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1773                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1774         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1775         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1776         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1777         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1778         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1779         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1780         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1781         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1782         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1783         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1784         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1785         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1786         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1787         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1788         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1789         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1790         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1791         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1792         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1793
1794         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1795         r_idt.rd_base = (long) idt;
1796         lidt(&r_idt);
1797
1798         /*
1799          * Initialize the console before we print anything out.
1800          */
1801         cninit();
1802
1803 #if JG
1804         if (metadata_missing)
1805                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1806 #endif
1807
1808 #if     NISA >0
1809         isa_defaultirq();
1810 #endif
1811         rand_initialize();
1812
1813 #ifdef DDB
1814         kdb_init();
1815         if (boothowto & RB_KDB)
1816                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1817 #endif
1818
1819 #if JG
1820         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1821         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1822         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1823 #endif
1824         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1825         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1826
1827         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1828         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1829                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1830                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1831         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1832         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~0xFul;
1833         gd->gd_rsp0 = gd->gd_common_tss.tss_rsp0;
1834
1835         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1836         gd->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1837
1838         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1839         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
1840
1841         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1842         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1843         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1844         ltr(gsel_tss);
1845
1846         /* Set up the fast syscall stuff */
1847         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1848         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1849         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1850         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1851         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1852               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1853         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1854         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1855
1856         getmemsize(kmdp, physfree);
1857         init_param2(physmem);
1858
1859         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1860
1861         /* Map the message buffer. */
1862 #if JG
1863         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1864                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1865 #endif
1866
1867         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1868
1869
1870         /* transfer to user mode */
1871
1872         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1873         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1874         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1875
1876         load_ds(_udatasel);
1877         load_es(_udatasel);
1878         load_fs(_udatasel);
1879
1880         /* setup proc 0's pcb */
1881         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1882         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1883         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1884         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
1885         env = kgetenv("kernelname");
1886         if (env != NULL)
1887                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
1888
1889         /* Location of kernel stack for locore */
1890         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1895  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1896  * data space were allocated in locore.
1897  *
1898  * Note: the idlethread's cpl is 0
1899  *
1900  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1901  */
1902 void
1903 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1904 {
1905         if (cpu)
1906                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1907
1908         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1909                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1910                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1911                         TDF_MPSAFE, &gd->mi);
1912         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1913         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1914         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1915         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1916 }
1917
1918 int
1919 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1920 {
1921         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1922             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1923                 return (TRUE);
1924         }
1925         return (FALSE);
1926 }
1927
1928 struct globaldata *
1929 globaldata_find(int cpu)
1930 {
1931         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1932         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1933 }
1934
1935 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1936 static void f00f_hack(void *unused);
1937 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1938
1939 static void
1940 f00f_hack(void *unused) 
1941 {
1942         struct gate_descriptor *new_idt;
1943         vm_offset_t tmp;
1944
1945         if (!has_f00f_bug)
1946                 return;
1947
1948         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1949
1950         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1951
1952         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1953         if (tmp == 0)
1954                 panic("kmem_alloc returned 0");
1955         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1956                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1957         /* Put the first seven entries in the lower page */
1958         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1959         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1960         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1961         lidt(&r_idt);
1962         idt = new_idt;
1963         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1964                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1965                 panic("vm_map_protect failed");
1966         return;
1967 }
1968 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1969
1970 int
1971 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1972 {
1973         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1974         return (0);
1975 }
1976
1977 int
1978 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1979 {
1980         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1981         return (0);
1982 }
1983
1984 int
1985 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1986 {
1987         struct pcb *pcb;
1988         struct trapframe *tp;
1989
1990         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1991         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1992
1993         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
1994         return (0);
1995 }
1996
1997 int
1998 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1999 {
2000         struct pcb *pcb;
2001         struct trapframe *tp;
2002
2003         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2004         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2005             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2006                 return (EINVAL);
2007         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2008         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2009         return (0);
2010 }
2011
2012 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2013 static void
2014 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2015 {
2016         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2017         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2018         int i;
2019
2020         /* FPU control/status */
2021         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2022         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2023         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2024         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2025         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2026         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2027         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2028         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2029
2030         /* FPU registers */
2031         for (i = 0; i < 8; ++i)
2032                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2033
2034         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2035 }
2036
2037 static void
2038 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2039 {
2040         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2041         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2042         int i;
2043
2044         /* FPU control/status */
2045         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2046         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2047         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2048         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2049         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2050         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2051         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2052         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2053
2054         /* FPU registers */
2055         for (i = 0; i < 8; ++i)
2056                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2057
2058         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2059 }
2060 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2061
2062 int
2063 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2064 {
2065 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2066         if (cpu_fxsr) {
2067                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2068                                 (struct save87 *)fpregs);
2069                 return (0);
2070         }
2071 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2072         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2073         return (0);
2074 }
2075
2076 int
2077 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2078 {
2079 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2080         if (cpu_fxsr) {
2081                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2082                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2083                 return (0);
2084         }
2085 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2086         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2087         return (0);
2088 }
2089
2090 int
2091 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2092 {
2093         if (lp == NULL) {
2094                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2095                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2096                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2097                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2098                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2099                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2100                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2101                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2102         } else {
2103                 struct pcb *pcb;
2104
2105                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2106                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2107                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2108                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2109                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2110                 dbregs->dr[4] = 0;
2111                 dbregs->dr[5] = 0;
2112                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2113                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2114         }
2115         return (0);
2116 }
2117
2118 int
2119 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2120 {
2121         if (lp == NULL) {
2122                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2123                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2124                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2125                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2126                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2127                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2128                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2129                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2130         } else {
2131                 struct pcb *pcb;
2132                 struct ucred *ucred;
2133                 int i;
2134                 uint64_t mask1, mask2;
2135
2136                 /*
2137                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2138                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2139                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2140                  * TRCTRAP.
2141                  */
2142                 /* JG this loop looks unreadable */
2143                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2144                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2145                  */
2146                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2147                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2148                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2149                  * carried to decide if it is safe and useful to
2150                  * provide access to that capability
2151                  */
2152                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2153                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2154                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2155                                 return (EINVAL);
2156                 
2157                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2158                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2159
2160                 /*
2161                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2162                  * process's address space.  If a process could do this, it
2163                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2164                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2165                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2166                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2167                  * uid 0.
2168                  *
2169                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2170                  * address space is written into from within the kernel
2171                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2172                  * from within kernel mode?
2173                  */
2174
2175                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2176                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2177                                 /* dr0 is enabled */
2178                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2179                                         return (EINVAL);
2180                         }
2181
2182                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2183                                 /* dr1 is enabled */
2184                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2185                                         return (EINVAL);
2186                         }
2187
2188                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2189                                 /* dr2 is enabled */
2190                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2191                                         return (EINVAL);
2192                         }
2193
2194                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2195                                 /* dr3 is enabled */
2196                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2197                                         return (EINVAL);
2198                         }
2199                 }
2200
2201                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2202                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2203                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2204                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2205                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2206                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2207
2208                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2209         }
2210
2211         return (0);
2212 }
2213
2214 /*
2215  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2216  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2217  */
2218 int
2219 user_dbreg_trap(void)
2220 {
2221         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2222         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2223         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2224         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2225         int i;
2226         
2227         dr7 = rdr7();
2228         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2229                 /*
2230                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2231                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2232                  * hardware debug registers
2233                  */
2234                 return 0;
2235         }
2236
2237         nbp = 0;
2238         dr6 = rdr6();
2239         bp = dr6 & 0xf;
2240
2241         if (bp == 0) {
2242                 /*
2243                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2244                  * trap was not caused by any of the debug registers
2245                  */
2246                 return 0;
2247         }
2248
2249         /*
2250          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2251          * which ones and if any of them are user space addresses
2252          */
2253
2254         if (bp & 0x01) {
2255                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2256         }
2257         if (bp & 0x02) {
2258                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2259         }
2260         if (bp & 0x04) {
2261                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2262         }
2263         if (bp & 0x08) {
2264                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2265         }
2266
2267         for (i=0; i<nbp; i++) {
2268                 if (addr[i] <
2269                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2270                         /*
2271                          * addr[i] is in user space
2272                          */
2273                         return nbp;
2274                 }
2275         }
2276
2277         /*
2278          * None of the breakpoints are in user space.
2279          */
2280         return 0;
2281 }
2282
2283
2284 #ifndef DDB
2285 void
2286 Debugger(const char *msg)
2287 {
2288         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2289 }
2290 #endif /* no DDB */
2291
2292 #ifdef DDB
2293
2294 /*
2295  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2296  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2297  * called inside DDB.
2298  *
2299  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2300  */
2301
2302 #undef inb
2303 #undef outb
2304
2305 /* silence compiler warnings */
2306 u_char inb(u_int);
2307 void outb(u_int, u_char);
2308
2309 u_char
2310 inb(u_int port)
2311 {
2312         u_char  data;
2313         /*
2314          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2315          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2316          * if we tell it to load (u_short) port.
2317          */
2318         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2319         return (data);
2320 }
2321
2322 void
2323 outb(u_int port, u_char data)
2324 {
2325         u_char  al;
2326         /*
2327          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2328          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2329          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2330          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2331          */
2332         al = data;
2333         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2334 }
2335
2336 #endif /* DDB */
2337
2338
2339
2340 #include "opt_cpu.h"
2341
2342
2343 /*
2344  * initialize all the SMP locks
2345  */
2346
2347 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2348 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2349
2350 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
2351 struct spinlock_deprecated fast_intr_spinlock;
2352
2353 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2354 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2355
2356 /* critical region around INTR() routines */
2357 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2358
2359 /* lock region used by kernel profiling */
2360 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2361
2362 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2363 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2364
2365 /* locks kernel kprintfs */
2366 struct spinlock_deprecated cons_spinlock;
2367
2368 /* lock regions around the clock hardware */
2369 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2370
2371 /* lock around the MP rendezvous */
2372 struct spinlock_deprecated smp_rv_spinlock;
2373
2374 static void
2375 init_locks(void)
2376 {
2377         /*
2378          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock 
2379          */
2380         /*
2381          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2382          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2383          */
2384 #ifdef SMP
2385         cpu_get_initial_mplock();
2386 #endif
2387         /* DEPRECATED */
2388         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2389         spin_lock_init(&fast_intr_spinlock);
2390         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2391         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2392         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2393         spin_lock_init(&smp_rv_spinlock);
2394         spin_lock_init(&com_spinlock);
2395         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2396         spin_lock_init(&cons_spinlock);
2397
2398         /* our token pool needs to work early */
2399         lwkt_token_pool_init();
2400 }
2401