AMD64 - Make signals operational, fix reg mappings, fix %fs management, trace
[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 common_lvl4_phys;
156 uint64_t common_lvl3_phys;
157 uint64_t IdlePTD;
158 uint64_t KPTphys;
159 uint64_t SMPptpa;
160 pt_entry_t *SMPpt;
161 pdp_entry_t *link_pdpe;
162
163
164 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
165 u_long  atdevbase;
166 #ifdef SMP
167 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
168 #else
169 int64_t tsc_offsets[1];
170 #endif
171
172 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
173 extern int swtch_optim_stats;
174 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
175         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
176 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
177         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
178 #endif
179
180 int physmem = 0;
181
182 static int
183 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
184 {
185         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
186         return (error);
187 }
188
189 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
190         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
191
192 static int
193 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
194 {
195         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
196                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
197         return (error);
198 }
199
200 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
201         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
202
203 static int
204 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
205 {
206 #if JG
207         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
208                 i386_btop(avail_end - avail_start), req);
209         return (error);
210 #else
211         return -1;
212 #endif
213 }
214
215 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
216         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
217
218 static int
219 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
220 {
221         int error;
222
223         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
224          * some initial nulls).
225          */
226         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
227                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
228         if(error) return(error);
229         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
230                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
231                         msgbufp->msg_bufr,req);
232         }
233         return(error);
234 }
235
236 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
237         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
238
239 static int msgbuf_clear;
240
241 static int
242 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
243 {
244         int error;
245         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
246                 req);
247         if (!error && req->newptr) {
248                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
249                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
250                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
251                 msgbuf_clear=0;
252         }
253         return (error);
254 }
255
256 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
257         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
258         "Clear kernel message buffer");
259
260 vm_paddr_t Maxmem = 0;
261
262 /*
263  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
264  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
265  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
266  * PHYSSEG entries.
267  */
268 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
269
270 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
271 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
272
273 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
274 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
275 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
276
277 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
278 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
279 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
280 static struct trapframe proc0_tf;
281
282 static void
283 cpu_startup(void *dummy)
284 {
285         caddr_t v;
286         vm_size_t size = 0;
287         vm_offset_t firstaddr;
288
289         if (boothowto & RB_VERBOSE)
290                 bootverbose++;
291
292         /*
293          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
294          */
295         kprintf("%s", version);
296         startrtclock();
297         printcpuinfo();
298         panicifcpuunsupported();
299 #ifdef PERFMON
300         perfmon_init();
301 #endif
302         kprintf("real memory  = %llu (%lluK bytes)\n",
303                 (long long)ptoa(Maxmem), (long long)ptoa(Maxmem) / 1024);
304         /*
305          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
306          */
307         if (bootverbose) {
308                 int indx;
309
310                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
311                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
312                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
313
314                         kprintf("0x%08llx - 0x%08llx, %llu bytes (%llu pages)\n",
315                             (long long)phys_avail[indx],
316                             (long long)phys_avail[indx + 1] - 1,
317                             (long long)size1,
318                             (long long)(size1 / PAGE_SIZE));
319                 }
320         }
321
322         /*
323          * Allocate space for system data structures.
324          * The first available kernel virtual address is in "v".
325          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
326          * As pages of memory are allocated and cleared,
327          * "firstaddr" is incremented.
328          * An index into the kernel page table corresponding to the
329          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
330          */
331
332         /*
333          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
334          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
335          * addresses to the various data structures.
336          */
337         firstaddr = 0;
338 again:
339         v = (caddr_t)firstaddr;
340
341 #define valloc(name, type, num) \
342             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
343 #define valloclim(name, type, num, lim) \
344             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
345
346         /*
347          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
348          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
349          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
350          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
351          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
352          * maxbcache bytes.
353          *
354          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
355          */
356         if (nbuf == 0) {
357                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
358                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
359
360                 nbuf = 50;
361                 if (kbytes > 4096)
362                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
363                 if (kbytes > 65536)
364                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
365                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
366                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
367         }
368
369         /*
370          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
371          * kernel_map.
372          */
373         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
374                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
375                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
376         }
377
378         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
379 #ifdef NSWBUF_MIN
380         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
381                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
382 #endif
383 #ifdef DIRECTIO
384         ffs_rawread_setup();
385 #endif
386
387         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
388         valloc(buf, struct buf, nbuf);
389
390         /*
391          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
392          */
393         if (firstaddr == 0) {
394                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
395                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
396                 if (firstaddr == 0)
397                         panic("startup: no room for tables");
398                 goto again;
399         }
400
401         /*
402          * End of second pass, addresses have been assigned
403          */
404         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
405                 panic("startup: table size inconsistency");
406
407         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
408                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
409         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
410                       (nbuf*BKVASIZE));
411         buffer_map.system_map = 1;
412         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
413                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
414         pager_map.system_map = 1;
415
416 #if defined(USERCONFIG)
417         userconfig();
418         cninit();               /* the preferred console may have changed */
419 #endif
420
421         kprintf("avail memory = %lu (%luK bytes)\n",
422                 ptoa(vmstats.v_free_count),
423                 ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024);
424
425         /*
426          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
427          */
428         bufinit();
429         vm_pager_bufferinit();
430
431 #ifdef SMP
432         /*
433          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
434          */
435         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
436         mp_announce();
437 #endif  /* SMP */
438         cpu_setregs();
439 }
440
441 /*
442  * Send an interrupt to process.
443  *
444  * Stack is set up to allow sigcode stored
445  * at top to call routine, followed by kcall
446  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
447  * resets the signal mask, the stack, and the
448  * frame pointer, it returns to the user
449  * specified pc, psl.
450  */
451 void
452 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
453 {
454         kprintf0("sendsig\n");
455         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
456         struct proc *p = lp->lwp_proc;
457         struct trapframe *regs;
458         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
459         struct sigframe sf, *sfp;
460         int oonstack;
461
462         regs = lp->lwp_md.md_regs;
463         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
464
465         /* save user context */
466         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
467         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
468         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
469         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
470         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
471         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
472
473         /* make the size of the saved context visible to userland */
474         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
475
476         /* save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
477         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
478                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
479
480         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
481         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
482             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
483                 sfp = (struct sigframe *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp +
484                     lp->lwp_sigstk.ss_size - sizeof(struct sigframe));
485                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
486         } else {
487                 sfp = (struct sigframe *)regs->tf_rsp - 1;
488         }
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         /* Build the argument list for the signal handler. */
497         sf.sf_signum = sig;
498         sf.sf_ucontext = (register_t)&sfp->sf_uc;
499         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
500                 /* Signal handler installed with SA_SIGINFO. */
501                 sf.sf_siginfo = (register_t)&sfp->sf_si;
502                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
503
504                 /* fill siginfo structure */
505                 sf.sf_si.si_signo = sig;
506                 sf.sf_si.si_code = code;
507                 sf.sf_si.si_addr = (void*)regs->tf_err;
508         }
509         else {
510                 /* Old FreeBSD-style arguments. */
511                 sf.sf_siginfo = code;
512                 sf.sf_addr = regs->tf_err;
513                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
514         }
515
516         /*
517          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
518          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
519          * eflags.
520          */
521 #if JG
522         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
523                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
524                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
525
526                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
527                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
528                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
529                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
530
531                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
532                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
533                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
534                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
535
536                 /*
537                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
538                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
539                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
540                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
541                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
542                  */
543                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
544         }
545 #endif
546
547         /*
548          * Save the FPU state and reinit the FP unit
549          */
550         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
551
552         /*
553          * Copy the sigframe out to the user's stack.
554          */
555         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
556                 /*
557                  * Something is wrong with the stack pointer.
558                  * ...Kill the process.
559                  */
560                 sigexit(lp, SIGILL);
561         }
562
563         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
564         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
565
566         /*
567          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
568          * on function entry
569          */
570         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
571
572         regs->tf_cs = _ucodesel;
573         /* no DS or ES */
574
575         /*
576          * Set a degenerate SS.  We don't have to worry about %fs or %gs?
577          */
578         regs->tf_ss = _udatasel;
579 }
580
581 /*
582  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
583  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
584  * issue.
585  *
586  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
587  * bad idea?
588  */
589 int
590 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
591 {
592         kprintf0("cpu_sanitize_frame\n");
593         frame->tf_cs = _ucodesel;
594         frame->tf_ss = _udatasel;
595         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
596         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
597         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
598
599         return(0);
600 }
601
602 /*
603  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
604  * on us.  For AMD64 we don't have to do anything.
605  */
606 int
607 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
608 {
609         return(0);
610 }
611
612 /*
613  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
614  *
615  * System call to cleanup state after a signal
616  * has been taken.  Reset signal mask and
617  * stack state from context left by sendsig (above).
618  * Return to previous pc and psl as specified by
619  * context left by sendsig. Check carefully to
620  * make sure that the user has not modified the
621  * state to gain improper privileges.
622  */
623 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
624 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
625
626 int
627 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
628 {
629         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
630         struct proc *p = lp->lwp_proc;
631         struct trapframe *regs;
632         ucontext_t uc;
633         ucontext_t *ucp;
634         register_t rflags;
635         int cs;
636         int error;
637
638         /*
639          * We have to copy the information into kernel space so userland
640          * can't modify it while we are sniffing it.
641          */
642         regs = lp->lwp_md.md_regs;
643         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
644         if (error)
645                 return (error);
646         ucp = &uc;
647         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
648
649         /* VM (8086) mode not supported */
650         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
651
652 #if JG
653         if (eflags & PSL_VM) {
654                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
655                 struct vm86_kernel *vm86;
656
657                 /*
658                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
659                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
660                  */
661                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
662                         return (EINVAL);
663                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
664                 if (vm86->vm86_inited == 0)
665                         return (EINVAL);
666
667                 /* go back to user mode if both flags are set */
668                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
669                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
670
671                 if (vm86->vm86_has_vme) {
672                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
673                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
674                 } else {
675                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
676                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
677                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
678                 }
679                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
680                 tf->tf_eflags = eflags;
681                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
682                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
683                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
684                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
685                 tf->tf_ds = _udatasel;
686                 tf->tf_es = _udatasel;
687                 tf->tf_fs = _udatasel;
688                 tf->tf_gs = _udatasel;
689         } else
690 #endif
691         {
692                 /*
693                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
694                  */
695                 /*
696                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
697                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
698                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
699                  * the signal context during signal handling and there is no
700                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
701                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
702                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
703                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
704                  */
705                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
706                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
707                         return(EINVAL);
708                 }
709
710                 /*
711                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
712                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
713                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
714                  */
715                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
716                 if (!CS_SECURE(cs)) {
717                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
718                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
719                         return(EINVAL);
720                 }
721                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
722         }
723
724         /*
725          * Restore the FPU state from the frame
726          */
727         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
728
729         /*
730          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
731          * semantics against system calls.
732          */
733         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
734                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
735
736         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
737                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
738         else
739                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
740
741         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
742         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
743         return(EJUSTRETURN);
744 }
745
746 /*
747  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
748  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
749  * already been pushed on the stack.
750  */
751 struct upc_frame {
752         register_t      rax;
753         register_t      rcx;
754         register_t      rdx;
755         register_t      flags;
756         register_t      oldip;
757 };
758
759 void
760 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
761 {
762         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
763         struct trapframe *regs;
764         struct upcall upcall;
765         struct upc_frame upc_frame;
766         int     crit_count = 0;
767
768         /*
769          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
770          * context, switch back to the virtual kernel context before
771          * trying to post the signal.
772          */
773         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
774                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
775                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
776         }
777
778         /*
779          * Get the upcall data structure
780          */
781         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
782             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
783         ) {
784                 vu->vu_pending = 0;
785                 kprintf("bad upcall address\n");
786                 return;
787         }
788
789         /*
790          * If the data structure is already marked pending or has a critical
791          * section count, mark the data structure as pending and return 
792          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
793          */
794         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
795                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
796                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
797                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
798                                 sizeof(upcall.upc_pending));
799                 }
800                 return;
801         }
802
803         /*
804          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
805          *
806          * Bump our critical section count and set or clear the
807          * user pending flag depending on whether more upcalls are
808          * pending.  The user will be responsible for calling 
809          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
810          */
811         vu->vu_pending = 0;
812         upcall.upc_pending = morepending;
813         crit_count += TDPRI_CRIT;
814         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
815                 sizeof(upcall.upc_pending));
816         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
817                 sizeof(int));
818
819         /*
820          * Construct a stack frame and issue the upcall
821          */
822         regs = lp->lwp_md.md_regs;
823         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
824         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
825         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
826         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
827         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
828         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
829             sizeof(upc_frame)) != 0) {
830                 kprintf("bad stack on upcall\n");
831         } else {
832                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
833                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
834                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
835                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
836                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
837         }
838 }
839
840 /*
841  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
842  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
843  * being overwritten by the syscall return value.
844  *
845  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
846  * and the function pointer in %eax.  
847  */
848 int
849 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
850 {
851         struct upc_frame upc_frame;
852         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
853         struct trapframe *regs;
854         int error;
855         struct upcall upcall;
856         int crit_count;
857
858         regs = lp->lwp_md.md_regs;
859
860         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
861         if (error == 0) {
862             if (vu) {
863                 /*
864                  * This jumps us to the next ready context.
865                  */
866                 vu->vu_pending = 0;
867                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
868                 crit_count = 0;
869                 if (error == 0)
870                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
871                 crit_count += TDPRI_CRIT;
872                 if (error == 0)
873                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
874                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
875                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
876                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
877                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
878                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
879             } else {
880                 /*
881                  * This returns us to the originally interrupted code.
882                  */
883                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
884                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
885                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
886                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
887                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
888                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
889                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
890                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
891             }
892         }
893         if (error == 0)
894                 error = EJUSTRETURN;
895         return(error);
896 }
897
898 /*
899  * Machine dependent boot() routine
900  *
901  * I haven't seen anything to put here yet
902  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
903  */
904 void
905 cpu_boot(int howto)
906 {
907 }
908
909 /*
910  * Shutdown the CPU as much as possible
911  */
912 void
913 cpu_halt(void)
914 {
915         for (;;)
916                 __asm__ __volatile("hlt");
917 }
918
919 /*
920  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
921  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
922  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
923  *
924  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
925  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
926  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
927  * critical section.
928  *
929  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
930  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
931  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
932  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
933  */
934 static int      cpu_idle_hlt = 1;
935 static int      cpu_idle_hltcnt;
936 static int      cpu_idle_spincnt;
937 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
938     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
939 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
940     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
941 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
942     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
943
944 static void
945 cpu_idle_default_hook(void)
946 {
947         /*
948          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
949          * following the sti.
950          */
951         __asm __volatile("sti; hlt");
952 }
953
954 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
955 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
956
957 void
958 cpu_idle(void)
959 {
960         struct thread *td = curthread;
961
962         crit_exit();
963         KKASSERT(td->td_pri < TDPRI_CRIT);
964         for (;;) {
965                 /*
966                  * See if there are any LWKTs ready to go.
967                  */
968                 lwkt_switch();
969
970                 /*
971                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
972                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
973                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
974                  */
975                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
976                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
977                         __asm __volatile("cli");
978                         splz();
979                         if (!lwkt_runnable())
980                             cpu_idle_hook();
981 #ifdef SMP
982                         else
983                             __asm __volatile("pause");
984 #endif
985                         ++cpu_idle_hltcnt;
986                 } else {
987                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
988                         splz();
989 #ifdef SMP
990                         __asm __volatile("sti; pause");
991 #else
992                         __asm __volatile("sti");
993 #endif
994                         ++cpu_idle_spincnt;
995                 }
996         }
997 }
998
999 /*
1000  * This routine is called when the only runnable threads require
1001  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
1002  * we let the scheduler spin.
1003  */
1004 void
1005 cpu_mplock_contested(void)
1006 {
1007         cpu_pause();
1008 }
1009
1010 /*
1011  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1012  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1013  * we let it spin.
1014  */
1015 void
1016 cpu_spinlock_contested(void)
1017 {
1018         cpu_pause();
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Clear registers on exec
1023  */
1024 void
1025 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1026 {
1027         struct thread *td = curthread;
1028         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1029         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1030         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1031
1032         kprintf0("exec_setregs\n");
1033
1034         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1035         user_ldt_free(pcb);
1036   
1037         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1038         regs->tf_rip = entry;
1039         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1040         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1041         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1042         regs->tf_ss = _udatasel;
1043         regs->tf_cs = _ucodesel;
1044         regs->tf_rbx = ps_strings;
1045
1046         /*
1047          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1048          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1049          */
1050         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1051                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1052                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1053                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1054                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1055                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1056                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1057                 if (pcb == td->td_pcb) {
1058                         /*
1059                          * Clear the debug registers on the running
1060                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1061                          * the next process we switch to.
1062                          */
1063                         reset_dbregs();
1064                 }
1065                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1066         }
1067
1068         /*
1069          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1070          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1071          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1072          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1073          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1074          */
1075         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1076
1077         /*
1078          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1079          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1080          *       may panic in npxdna().
1081          */
1082         crit_enter();
1083         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1084
1085         /*
1086          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1087          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1088          *       code knows what the current MSR values are.
1089          */
1090         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1091         pcb->pcb_gsbase = 0;
1092         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1093         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1094         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1095         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1096
1097 #if NNPX > 0
1098         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1099         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1100 #endif
1101         crit_exit();
1102
1103         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1104         pcb->pcb_es = _udatasel;
1105         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1106         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1107 }
1108
1109 void
1110 cpu_setregs(void)
1111 {
1112         register_t cr0;
1113
1114         cr0 = rcr0();
1115         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1116         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1117         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1118         load_cr0(cr0);
1119         load_gs(_udatasel);
1120 }
1121
1122 static int
1123 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1124 {
1125         int error;
1126         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1127                 req);
1128         if (!error && req->newptr)
1129                 resettodr();
1130         return (error);
1131 }
1132
1133 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1134         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1135
1136 #if JG
1137 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1138         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1139 #endif
1140
1141 #if JG
1142 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1143         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1144 #endif
1145
1146 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1147         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1148
1149 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1150 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1151         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1152
1153 /*
1154  * Initialize 386 and configure to run kernel
1155  */
1156
1157 /*
1158  * Initialize segments & interrupt table
1159  */
1160
1161 int _default_ldt;
1162 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1163 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1164 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1165 #if JG
1166 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1167 #endif
1168
1169 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1170 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1171
1172 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1173 extern int has_f00f_bug;
1174 #endif
1175
1176 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
1177
1178 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1179 void *proc0paddr;
1180 /* JG alignment? */
1181 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1182
1183
1184 /* software prototypes -- in more palatable form */
1185 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1186 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1187 {       0x0,                    /* segment base address  */
1188         0x0,                    /* length */
1189         0,                      /* segment type */
1190         0,                      /* segment descriptor priority level */
1191         0,                      /* segment descriptor present */
1192         0,                      /* long */
1193         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1194         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1195 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1196 {       0x0,                    /* segment base address  */
1197         0xfffff,                /* length - all address space */
1198         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1199         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1200         1,                      /* segment descriptor present */
1201         1,                      /* long */
1202         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1203         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1204 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1205 {       0x0,                    /* segment base address  */
1206         0xfffff,                /* length - all address space */
1207         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1208         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1209         1,                      /* segment descriptor present */
1210         1,                      /* long */
1211         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1212         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1213 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1214 {       0x0,                    /* segment base address  */
1215         0xfffff,                /* length - all address space */
1216         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1217         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1218         1,                      /* segment descriptor present */
1219         0,                      /* long */
1220         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1221         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1222 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1223 {       0x0,                    /* segment base address  */
1224         0xfffff,                /* length - all address space */
1225         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1226         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1227         1,                      /* segment descriptor present */
1228         0,                      /* long */
1229         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1230         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1231 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1232 {       0x0,                    /* segment base address  */
1233         0xfffff,                /* length - all address space */
1234         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1235         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1236         1,                      /* segment descriptor present */
1237         1,                      /* long */
1238         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1239         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1240 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1241 {
1242         0x0,                    /* segment base address */
1243         sizeof(struct amd64tss)-1,/* length - all address space */
1244         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1245         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1246         1,                      /* segment descriptor present */
1247         0,                      /* long */
1248         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1249         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1250 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1251 {       0x0,                    /* segment base address  */
1252         0x0,                    /* length */
1253         0,                      /* segment type */
1254         0,                      /* segment descriptor priority level */
1255         0,                      /* segment descriptor present */
1256         0,                      /* long */
1257         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1258         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1259 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1260 {       0x0,                    /* segment base address  */
1261         0xfffff,                /* length - all address space */
1262         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1263         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1264         1,                      /* segment descriptor present */
1265         0,                      /* long */
1266         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1267         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1268 };
1269
1270 void
1271 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1272 {
1273         struct gate_descriptor *ip;
1274
1275         ip = idt + idx;
1276         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1277         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1278         ip->gd_ist = ist;
1279         ip->gd_xx = 0;
1280         ip->gd_type = typ;
1281         ip->gd_dpl = dpl;
1282         ip->gd_p = 1;
1283         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1284 }
1285
1286 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1287
1288 extern inthand_t
1289         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1290         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1291         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1292         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1293         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1294         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1295
1296 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1297 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1298 #endif
1299
1300 void
1301 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1302 {
1303         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1304         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1305         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1306         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1307         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1308         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1309         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1310 }
1311
1312 void
1313 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1314 {
1315
1316         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1317         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1318         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1319         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1320         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1321         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1322         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1323         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1324         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1325         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1326 }
1327
1328 void
1329 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1330     struct system_segment_descriptor *sd)
1331 {
1332
1333         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1334         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1335         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1336         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1337         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1338         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1339         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1340         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1341 }
1342
1343 u_int basemem;
1344
1345 /*
1346  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1347  * available physical memory in the system, then test this memory and
1348  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1349  *
1350  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1351  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1352  *
1353  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1354  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1355  *
1356  * XXX first should be vm_paddr_t.
1357  */
1358 static void
1359 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1360 {
1361         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1362         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1363         u_long physmem_tunable;
1364         pt_entry_t *pte;
1365         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1366         u_int32_t smapsize;
1367         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1368
1369         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1370         basemem = 0;
1371         physmap_idx = 0;
1372
1373         /*
1374          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1375          *
1376          * subr_module.c says:
1377          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1378          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1379          */
1380         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1381             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1382         if (smapbase == NULL)
1383                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1384
1385         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1386         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1387
1388         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1389                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1390                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1391                             smap->type, smap->base, smap->length);
1392
1393                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1394                         continue;
1395
1396                 if (smap->length == 0)
1397                         continue;
1398
1399                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1400                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1401                                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1402                                         kprintf(
1403         "Overlapping or non-monotonic memory region, ignoring second region\n");
1404                                 continue;
1405                         }
1406                 }
1407
1408                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1409                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1410                         continue;
1411                 }
1412
1413                 physmap_idx += 2;
1414                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1415                         kprintf(
1416                 "Too many segments in the physical address map, giving up\n");
1417                         break;
1418                 }
1419                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1420                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1421         }
1422
1423         /*
1424          * Find the 'base memory' segment for SMP
1425          */
1426         basemem = 0;
1427         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1428                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1429                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1430                         break;
1431                 }
1432         }
1433         if (basemem == 0)
1434                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1435
1436 #ifdef SMP
1437         /* make hole for AP bootstrap code */
1438         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1439 #endif
1440
1441         /*
1442          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1443          * highest page of the physical address space.  It should be
1444          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1445          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1446          */
1447         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1448
1449 #ifdef MAXMEM
1450         Maxmem = MAXMEM / 4;
1451 #endif
1452
1453         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1454                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1455
1456         /*
1457          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1458          * in the system.
1459          */
1460         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1461                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1462
1463         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1464             (boothowto & RB_VERBOSE))
1465                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1466
1467         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1468         pmap_bootstrap(&first, 0);
1469
1470         /*
1471          * Size up each available chunk of physical memory.
1472          */
1473         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1474         pa_indx = 0;
1475         da_indx = 1;
1476         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1477         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1478         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1479         pte = CMAP1;
1480
1481         /*
1482          * Get dcons buffer address
1483          */
1484         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1485             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1486                 dcons_addr = 0;
1487
1488         /*
1489          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1490          * round up the start address and round down the end address.
1491          */
1492         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1493                 vm_paddr_t end;
1494
1495                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1496                 if (physmap[i + 1] < end)
1497                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1498                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1499                         int tmp, page_bad, full;
1500                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1501
1502                         full = FALSE;
1503                         /*
1504                          * block out kernel memory as not available.
1505                          */
1506                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1507                                 goto do_dump_avail;
1508
1509                         /*
1510                          * block out dcons buffer
1511                          */
1512                         if (dcons_addr > 0
1513                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1514                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1515                                 goto do_dump_avail;
1516
1517                         page_bad = FALSE;
1518
1519                         /*
1520                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1521                          */
1522                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1523                         cpu_invltlb();
1524
1525                         tmp = *(int *)ptr;
1526                         /*
1527                          * Test for alternating 1's and 0's
1528                          */
1529                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1530                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1531                                 page_bad = TRUE;
1532                         /*
1533                          * Test for alternating 0's and 1's
1534                          */
1535                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1536                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1537                                 page_bad = TRUE;
1538                         /*
1539                          * Test for all 1's
1540                          */
1541                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1542                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1543                                 page_bad = TRUE;
1544                         /*
1545                          * Test for all 0's
1546                          */
1547                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1548                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1549                                 page_bad = TRUE;
1550                         /*
1551                          * Restore original value.
1552                          */
1553                         *(int *)ptr = tmp;
1554
1555                         /*
1556                          * Adjust array of valid/good pages.
1557                          */
1558                         if (page_bad == TRUE)
1559                                 continue;
1560                         /*
1561                          * If this good page is a continuation of the
1562                          * previous set of good pages, then just increase
1563                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1564                          * Note that "end" points one higher than end,
1565                          * making the range >= start and < end.
1566                          * If we're also doing a speculative memory
1567                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1568                          * so that we keep going. The first bad page
1569                          * will terminate the loop.
1570                          */
1571                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1572                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1573                         } else {
1574                                 pa_indx++;
1575                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1576                                         kprintf(
1577                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1578                                         pa_indx--;
1579                                         full = TRUE;
1580                                         goto do_dump_avail;
1581                                 }
1582                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1583                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1584                         }
1585                         physmem++;
1586 do_dump_avail:
1587                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1588                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1589                         } else {
1590                                 da_indx++;
1591                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1592                                         da_indx--;
1593                                         goto do_next;
1594                                 }
1595                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1596                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1597                         }
1598 do_next:
1599                         if (full)
1600                                 break;
1601                 }
1602         }
1603         *pte = 0;
1604         cpu_invltlb();
1605
1606         /*
1607          * XXX
1608          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1609          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1610          * calculation, etc.).
1611          */
1612         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1613             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1614                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1615                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1616                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1617         }
1618
1619         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1620
1621         /* Trim off space for the message buffer. */
1622         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1623
1624         /* Map the message buffer. */
1625         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1626                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1627                     off);
1628 }
1629
1630 /*
1631  * IDT VECTORS:
1632  *      0       Divide by zero
1633  *      1       Debug
1634  *      2       NMI
1635  *      3       BreakPoint
1636  *      4       OverFlow
1637  *      5       Bound-Range
1638  *      6       Invalid OpCode
1639  *      7       Device Not Available (x87)
1640  *      8       Double-Fault
1641  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1642  *      10      Invalid-TSS
1643  *      11      Segment not present
1644  *      12      Stack
1645  *      13      General Protection
1646  *      14      Page Fault
1647  *      15      Reserved
1648  *      16      x87 FP Exception pending
1649  *      17      Alignment Check
1650  *      18      Machine Check
1651  *      19      SIMD floating point
1652  *      20-31   reserved
1653  *      32-255  INTn/external sources
1654  */
1655 u_int64_t
1656 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1657 {
1658         caddr_t kmdp;
1659         int gsel_tss, x;
1660 #if JG
1661         int metadata_missing, off;
1662 #endif
1663         struct mdglobaldata *gd;
1664         u_int64_t msr;
1665         char *env;
1666
1667         /*
1668          * This must be done before the first references
1669          * to CPU_prvspace[0] are made.
1670          */
1671         init_paging(&physfree);
1672
1673         /*
1674          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1675          */
1676         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1677         bzero(gd, sizeof(*gd));
1678
1679         /*
1680          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1681          * early in the boot sequence because the system assumes
1682          * that 'curthread' is never NULL.
1683          */
1684
1685         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1686         thread0.td_gd = &gd->mi;
1687
1688         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1689
1690 #if JG
1691         metadata_missing = 0;
1692         if (bootinfo.bi_modulep) {
1693                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1694                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1695         } else {
1696                 metadata_missing = 1;
1697         }
1698         if (bootinfo.bi_envp)
1699                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1700 #endif
1701
1702         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1703         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1704         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1705         if (kmdp == NULL)
1706                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1707         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1708         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1709 #ifdef DDB
1710         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1711         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1712 #endif
1713
1714         /*
1715          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1716          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1717          */
1718         ncpus = 1;
1719         ncpus2 = 1;
1720         ncpus_fit = 1;
1721         /* Init basic tunables, hz etc */
1722         init_param1();
1723
1724         /*
1725          * make gdt memory segments
1726          */
1727         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1728                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1729
1730         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1731
1732         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1733                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1734                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1735         }
1736         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1737             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1738         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1739         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1740         lgdt(&r_gdt);
1741
1742         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1743         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1744         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1745
1746         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1747         cpu_gdinit(gd, 0);
1748         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1749         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1750         safepri = TDPRI_MAX;
1751
1752         /* spinlocks and the BGL */
1753         init_locks();
1754
1755         /* exceptions */
1756         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1757                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1758         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1759         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1760         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1761         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1762         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1763         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1764         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1765         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1766         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1767         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1768         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1769         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1770         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1771         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1772         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1773         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1774         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1775         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1776         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1777
1778         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1779         r_idt.rd_base = (long) idt;
1780         lidt(&r_idt);
1781
1782         /*
1783          * Initialize the console before we print anything out.
1784          */
1785         cninit();
1786
1787 #if JG
1788         if (metadata_missing)
1789                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1790 #endif
1791
1792 #if     NISA >0
1793         isa_defaultirq();
1794 #endif
1795         rand_initialize();
1796
1797 #ifdef DDB
1798         kdb_init();
1799         if (boothowto & RB_KDB)
1800                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1801 #endif
1802
1803 #if JG
1804         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1805         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1806         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1807 #endif
1808         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1809         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1810
1811         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1812         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1813                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1814                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1815         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1816         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~0xFul;
1817         gd->gd_rsp0 = gd->gd_common_tss.tss_rsp0;
1818
1819         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1820         gd->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1821
1822         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1823         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
1824
1825         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1826         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1827         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1828         ltr(gsel_tss);
1829
1830         /* Set up the fast syscall stuff */
1831         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1832         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1833         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1834         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1835         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1836               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1837         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1838         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1839
1840         getmemsize(kmdp, physfree);
1841         init_param2(physmem);
1842
1843         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1844
1845         /* Map the message buffer. */
1846 #if JG
1847         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1848                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1849 #endif
1850
1851         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1852
1853
1854         /* transfer to user mode */
1855
1856         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1857         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1858         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1859
1860         load_ds(_udatasel);
1861         load_es(_udatasel);
1862         load_fs(_udatasel);
1863
1864         /* setup proc 0's pcb */
1865         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1866 #if JG
1867         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1868 #else
1869         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = IdlePTD;
1870 #endif
1871         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1872         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
1873         env = kgetenv("kernelname");
1874         if (env != NULL)
1875                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
1876
1877         /* Location of kernel stack for locore */
1878         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1879 }
1880
1881 /*
1882  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1883  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1884  * data space were allocated in locore.
1885  *
1886  * Note: the idlethread's cpl is 0
1887  *
1888  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1889  */
1890 void
1891 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1892 {
1893         if (cpu)
1894                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1895
1896         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1897                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1898                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1899                         TDF_MPSAFE, &gd->mi);
1900         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1901         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1902         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1903         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1904 }
1905
1906 int
1907 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1908 {
1909         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1910             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1911                 return (TRUE);
1912         }
1913         return (FALSE);
1914 }
1915
1916 struct globaldata *
1917 globaldata_find(int cpu)
1918 {
1919         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1920         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1921 }
1922
1923 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1924 static void f00f_hack(void *unused);
1925 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1926
1927 static void
1928 f00f_hack(void *unused) 
1929 {
1930         struct gate_descriptor *new_idt;
1931         vm_offset_t tmp;
1932
1933         if (!has_f00f_bug)
1934                 return;
1935
1936         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1937
1938         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1939
1940         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1941         if (tmp == 0)
1942                 panic("kmem_alloc returned 0");
1943         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1944                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1945         /* Put the first seven entries in the lower page */
1946         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1947         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1948         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1949         lidt(&r_idt);
1950         idt = new_idt;
1951         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1952                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1953                 panic("vm_map_protect failed");
1954         return;
1955 }
1956 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1957
1958 int
1959 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1960 {
1961         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1962         return (0);
1963 }
1964
1965 int
1966 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1967 {
1968         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1969         return (0);
1970 }
1971
1972 int
1973 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1974 {
1975         struct pcb *pcb;
1976         struct trapframe *tp;
1977
1978         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1979         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1980
1981         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
1982         return (0);
1983 }
1984
1985 int
1986 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1987 {
1988         struct pcb *pcb;
1989         struct trapframe *tp;
1990
1991         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1992         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
1993             !CS_SECURE(regs->r_cs))
1994                 return (EINVAL);
1995         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
1996         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
1997         return (0);
1998 }
1999
2000 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2001 static void
2002 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2003 {
2004         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2005         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2006         int i;
2007
2008         /* FPU control/status */
2009         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2010         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2011         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2012         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2013         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2014         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2015         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2016         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2017
2018         /* FPU registers */
2019         for (i = 0; i < 8; ++i)
2020                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2021
2022         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2023 }
2024
2025 static void
2026 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2027 {
2028         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2029         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2030         int i;
2031
2032         /* FPU control/status */
2033         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2034         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2035         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2036         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2037         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2038         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2039         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2040         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2041
2042         /* FPU registers */
2043         for (i = 0; i < 8; ++i)
2044                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2045
2046         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2047 }
2048 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2049
2050 int
2051 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2052 {
2053 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2054         if (cpu_fxsr) {
2055                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2056                                 (struct save87 *)fpregs);
2057                 return (0);
2058         }
2059 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2060         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2061         return (0);
2062 }
2063
2064 int
2065 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2066 {
2067 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2068         if (cpu_fxsr) {
2069                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2070                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2071                 return (0);
2072         }
2073 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2074         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2075         return (0);
2076 }
2077
2078 int
2079 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2080 {
2081         if (lp == NULL) {
2082                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2083                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2084                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2085                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2086                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2087                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2088                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2089                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2090         } else {
2091                 struct pcb *pcb;
2092
2093                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2094                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2095                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2096                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2097                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2098                 dbregs->dr[4] = 0;
2099                 dbregs->dr[5] = 0;
2100                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2101                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2102         }
2103         return (0);
2104 }
2105
2106 int
2107 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2108 {
2109         if (lp == NULL) {
2110                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2111                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2112                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2113                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2114                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2115                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2116                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2117                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2118         } else {
2119                 struct pcb *pcb;
2120                 struct ucred *ucred;
2121                 int i;
2122                 uint64_t mask1, mask2;
2123
2124                 /*
2125                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2126                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2127                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2128                  * TRCTRAP.
2129                  */
2130                 /* JG this loop looks unreadable */
2131                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2132                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2133                  */
2134                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2135                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2136                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2137                  * carried to decide if it is safe and useful to
2138                  * provide access to that capability
2139                  */
2140                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2141                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2142                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2143                                 return (EINVAL);
2144                 
2145                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2146                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2147
2148                 /*
2149                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2150                  * process's address space.  If a process could do this, it
2151                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2152                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2153                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2154                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2155                  * uid 0.
2156                  *
2157                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2158                  * address space is written into from within the kernel
2159                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2160                  * from within kernel mode?
2161                  */
2162
2163                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2164                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2165                                 /* dr0 is enabled */
2166                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2167                                         return (EINVAL);
2168                         }
2169
2170                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2171                                 /* dr1 is enabled */
2172                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2173                                         return (EINVAL);
2174                         }
2175
2176                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2177                                 /* dr2 is enabled */
2178                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2179                                         return (EINVAL);
2180                         }
2181
2182                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2183                                 /* dr3 is enabled */
2184                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2185                                         return (EINVAL);
2186                         }
2187                 }
2188
2189                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2190                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2191                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2192                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2193                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2194                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2195
2196                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2197         }
2198
2199         return (0);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2204  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2205  */
2206 int
2207 user_dbreg_trap(void)
2208 {
2209         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2210         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2211         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2212         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2213         int i;
2214         
2215         dr7 = rdr7();
2216         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2217                 /*
2218                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2219                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2220                  * hardware debug registers
2221                  */
2222                 return 0;
2223         }
2224
2225         nbp = 0;
2226         dr6 = rdr6();
2227         bp = dr6 & 0xf;
2228
2229         if (bp == 0) {
2230                 /*
2231                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2232                  * trap was not caused by any of the debug registers
2233                  */
2234                 return 0;
2235         }
2236
2237         /*
2238          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2239          * which ones and if any of them are user space addresses
2240          */
2241
2242         if (bp & 0x01) {
2243                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2244         }
2245         if (bp & 0x02) {
2246                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2247         }
2248         if (bp & 0x04) {
2249                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2250         }
2251         if (bp & 0x08) {
2252                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2253         }
2254
2255         for (i=0; i<nbp; i++) {
2256                 if (addr[i] <
2257                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2258                         /*
2259                          * addr[i] is in user space
2260                          */
2261                         return nbp;
2262                 }
2263         }
2264
2265         /*
2266          * None of the breakpoints are in user space.
2267          */
2268         return 0;
2269 }
2270
2271
2272 #ifndef DDB
2273 void
2274 Debugger(const char *msg)
2275 {
2276         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2277 }
2278 #endif /* no DDB */
2279
2280 #ifdef DDB
2281
2282 /*
2283  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2284  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2285  * called inside DDB.
2286  *
2287  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2288  */
2289
2290 #undef inb
2291 #undef outb
2292
2293 /* silence compiler warnings */
2294 u_char inb(u_int);
2295 void outb(u_int, u_char);
2296
2297 u_char
2298 inb(u_int port)
2299 {
2300         u_char  data;
2301         /*
2302          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2303          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2304          * if we tell it to load (u_short) port.
2305          */
2306         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2307         return (data);
2308 }
2309
2310 void
2311 outb(u_int port, u_char data)
2312 {
2313         u_char  al;
2314         /*
2315          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2316          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2317          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2318          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2319          */
2320         al = data;
2321         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2322 }
2323
2324 #endif /* DDB */
2325
2326
2327
2328 #include "opt_cpu.h"
2329
2330
2331 /*
2332  * initialize all the SMP locks
2333  */
2334
2335 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2336 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2337
2338 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
2339 struct spinlock_deprecated fast_intr_spinlock;
2340
2341 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2342 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2343
2344 /* critical region around INTR() routines */
2345 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2346
2347 /* lock region used by kernel profiling */
2348 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2349
2350 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2351 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2352
2353 /* locks kernel kprintfs */
2354 struct spinlock_deprecated cons_spinlock;
2355
2356 /* lock regions around the clock hardware */
2357 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2358
2359 /* lock around the MP rendezvous */
2360 struct spinlock_deprecated smp_rv_spinlock;
2361
2362 static void
2363 init_locks(void)
2364 {
2365         /*
2366          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock 
2367          */
2368         /*
2369          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2370          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2371          */
2372 #ifdef SMP
2373         cpu_get_initial_mplock();
2374 #endif
2375         /* DEPRECATED */
2376         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2377         spin_lock_init(&fast_intr_spinlock);
2378         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2379         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2380         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2381         spin_lock_init(&smp_rv_spinlock);
2382         spin_lock_init(&com_spinlock);
2383         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2384         spin_lock_init(&cons_spinlock);
2385
2386         /* our token pool needs to work early */
2387         lwkt_token_pool_init();
2388 }
2389