Merge branch 'master' into amd64
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / amd64 / machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * William Jolitz.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
20  *    must display the following acknowledgement:
21  *      This product includes software developed by the University of
22  *      California, Berkeley and its contributors.
23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
41  * $DragonFly: src/sys/platform/pc64/amd64/machdep.c,v 1.1 2008/08/29 17:07:10 dillon Exp $
42  */
43
44 #include "use_ether.h"
45 //#include "use_npx.h"
46 #include "use_isa.h"
47 #include "opt_atalk.h"
48 #include "opt_compat.h"
49 #include "opt_cpu.h"
50 #include "opt_ddb.h"
51 #include "opt_directio.h"
52 #include "opt_inet.h"
53 #include "opt_ipx.h"
54 #include "opt_msgbuf.h"
55 #include "opt_swap.h"
56
57 #include <sys/param.h>
58 #include <sys/systm.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/signalvar.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/linker.h>
63 #include <sys/malloc.h>
64 #include <sys/proc.h>
65 #include <sys/priv.h>
66 #include <sys/buf.h>
67 #include <sys/reboot.h>
68 #include <sys/mbuf.h>
69 #include <sys/msgbuf.h>
70 #include <sys/sysent.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/vmmeter.h>
73 #include <sys/bus.h>
74 #include <sys/upcall.h>
75 #include <sys/usched.h>
76 #include <sys/reg.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_param.h>
80 #include <sys/lock.h>
81 #include <vm/vm_kern.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_map.h>
85 #include <vm/vm_pager.h>
86 #include <vm/vm_extern.h>
87
88 #include <sys/thread2.h>
89
90 #include <sys/user.h>
91 #include <sys/exec.h>
92 #include <sys/cons.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #include <machine/cpu.h>
97 #include <machine/clock.h>
98 #include <machine/specialreg.h>
99 #if JG
100 #include <machine/bootinfo.h>
101 #endif
102 #include <machine/intr_machdep.h>       /* for inthand_t */
103 #include <machine/md_var.h>
104 #include <machine/metadata.h>
105 #include <machine/pc/bios.h>
106 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
107 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
108 #include <machine/smp.h>
109 #ifdef PERFMON
110 #include <machine/perfmon.h>
111 #endif
112 #include <machine/cputypes.h>
113
114 #ifdef OLD_BUS_ARCH
115 #include <bus/isa/i386/isa_device.h>
116 #endif
117 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
118 #include <bus/isa/rtc.h>
119 #include <sys/random.h>
120 #include <sys/ptrace.h>
121 #include <machine/sigframe.h>
122
123 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
124
125 extern void init386(int first);
126 extern void dblfault_handler(void);
127 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
128
129 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
130 extern void identify_cpu(void);
131 #if JG
132 extern void finishidentcpu(void);
133 #endif
134 extern void panicifcpuunsupported(void);
135 extern void initializecpu(void);
136
137 extern void init_paging(vm_paddr_t *);
138
139 static void cpu_startup(void *);
140 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
141 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
142 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
143 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
144 #ifdef DIRECTIO
145 extern void ffs_rawread_setup(void);
146 #endif /* DIRECTIO */
147 static void init_locks(void);
148
149 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_SMP, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
150
151 #ifdef DDB
152 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
153 #endif
154
155 uint64_t KPTphys;
156 uint64_t SMPptpa;
157 pt_entry_t *SMPpt;
158
159
160 /* JG SMP */
161 struct privatespace CPU_prvspace[1];
162
163 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
164 u_long  atdevbase;
165 #ifdef SMP
166 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
167 #else
168 int64_t tsc_offsets[1];
169 #endif
170
171 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
172 extern int swtch_optim_stats;
173 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
174         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
175 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
176         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
177 #endif
178
179 int physmem = 0;
180
181 static int
182 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
183 {
184         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0, ctob(physmem), req);
185         return (error);
186 }
187
188 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
189         0, 0, sysctl_hw_physmem, "IU", "");
190
191 static int
192 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
193 {
194         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
195                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
196         return (error);
197 }
198
199 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
200         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
201
202 static int
203 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
204 {
205         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
206                 amd64_btop(avail_end - avail_start), req);
207         return (error);
208 }
209
210 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
211         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
212
213 static int
214 sysctl_machdep_msgbuf(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
215 {
216         int error;
217
218         /* Unwind the buffer, so that it's linear (possibly starting with
219          * some initial nulls).
220          */
221         error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr+msgbufp->msg_bufr,
222                 msgbufp->msg_size-msgbufp->msg_bufr,req);
223         if(error) return(error);
224         if(msgbufp->msg_bufr>0) {
225                 error=sysctl_handle_opaque(oidp,msgbufp->msg_ptr,
226                         msgbufp->msg_bufr,req);
227         }
228         return(error);
229 }
230
231 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
232         0, 0, sysctl_machdep_msgbuf, "A","Contents of kernel message buffer");
233
234 static int msgbuf_clear;
235
236 static int
237 sysctl_machdep_msgbuf_clear(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
238 {
239         int error;
240         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
241                 req);
242         if (!error && req->newptr) {
243                 /* Clear the buffer and reset write pointer */
244                 bzero(msgbufp->msg_ptr,msgbufp->msg_size);
245                 msgbufp->msg_bufr=msgbufp->msg_bufx=0;
246                 msgbuf_clear=0;
247         }
248         return (error);
249 }
250
251 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, msgbuf_clear, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
252         &msgbuf_clear, 0, sysctl_machdep_msgbuf_clear, "I",
253         "Clear kernel message buffer");
254
255 vm_paddr_t Maxmem = 0;
256
257 /*
258  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
259  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
260  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
261  * PHYSSEG entries.
262  */
263 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
264
265 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
266 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
267
268 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
269 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
270 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
271
272 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
273 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
274 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
275 static struct trapframe proc0_tf;
276
277 static void
278 cpu_startup(void *dummy)
279 {
280         caddr_t v;
281         vm_size_t size = 0;
282         vm_offset_t firstaddr;
283
284         if (boothowto & RB_VERBOSE)
285                 bootverbose++;
286
287         /*
288          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
289          */
290         kprintf("%s", version);
291         startrtclock();
292         printcpuinfo();
293         panicifcpuunsupported();
294 #ifdef PERFMON
295         perfmon_init();
296 #endif
297         kprintf("real memory  = %llu (%lluK bytes)\n", ptoa(Maxmem), ptoa(Maxmem) / 1024);
298         /*
299          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
300          */
301         if (bootverbose) {
302                 int indx;
303
304                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
305                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
306                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
307
308                         kprintf("0x%08llx - 0x%08llx, %llu bytes (%llu pages)\n",
309                             phys_avail[indx], phys_avail[indx + 1] - 1, size1,
310                             size1 / PAGE_SIZE);
311                 }
312         }
313
314         /*
315          * Allocate space for system data structures.
316          * The first available kernel virtual address is in "v".
317          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
318          * As pages of memory are allocated and cleared,
319          * "firstaddr" is incremented.
320          * An index into the kernel page table corresponding to the
321          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
322          */
323
324         /*
325          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
326          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
327          * addresses to the various data structures.
328          */
329         firstaddr = 0;
330 again:
331         v = (caddr_t)firstaddr;
332
333 #define valloc(name, type, num) \
334             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
335 #define valloclim(name, type, num, lim) \
336             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
337
338         /*
339          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
340          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
341          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
342          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
343          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
344          * maxbcache bytes.
345          *
346          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
347          */
348         if (nbuf == 0) {
349                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
350                 int kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
351
352                 nbuf = 50;
353                 if (kbytes > 4096)
354                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
355                 if (kbytes > 65536)
356                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
357                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
358                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
359         }
360
361         /*
362          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
363          * kernel_map.
364          */
365         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2)) {
366                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) / (BKVASIZE * 2);
367                 kprintf("Warning: nbufs capped at %d\n", nbuf);
368         }
369
370         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
371 #ifdef NSWBUF_MIN
372         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
373                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
374 #endif
375 #ifdef DIRECTIO
376         ffs_rawread_setup();
377 #endif
378
379         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
380         valloc(buf, struct buf, nbuf);
381
382         /*
383          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
384          */
385         if (firstaddr == 0) {
386                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
387                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
388                 if (firstaddr == 0)
389                         panic("startup: no room for tables");
390                 goto again;
391         }
392
393         /*
394          * End of second pass, addresses have been assigned
395          */
396         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
397                 panic("startup: table size inconsistency");
398
399         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
400                       (nbuf*BKVASIZE) + (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
401         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
402                       (nbuf*BKVASIZE));
403         buffer_map.system_map = 1;
404         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
405                       (nswbuf*MAXPHYS) + pager_map_size);
406         pager_map.system_map = 1;
407
408 #if defined(USERCONFIG)
409         userconfig();
410         cninit();               /* the preferred console may have changed */
411 #endif
412
413         kprintf("avail memory = %lu (%luK bytes)\n",
414                 ptoa(vmstats.v_free_count),
415                 ptoa(vmstats.v_free_count) / 1024);
416
417         /*
418          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
419          */
420         bufinit();
421         vm_pager_bufferinit();
422
423 #ifdef SMP
424         /*
425          * OK, enough kmem_alloc/malloc state should be up, lets get on with it!
426          */
427         mp_start();                     /* fire up the APs and APICs */
428         mp_announce();
429 #endif  /* SMP */
430         cpu_setregs();
431 }
432
433 /*
434  * Send an interrupt to process.
435  *
436  * Stack is set up to allow sigcode stored
437  * at top to call routine, followed by kcall
438  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
439  * resets the signal mask, the stack, and the
440  * frame pointer, it returns to the user
441  * specified pc, psl.
442  */
443 void
444 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
445 {
446         kprintf0("sendsig\n");
447         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
448         struct proc *p = lp->lwp_proc;
449         struct trapframe *regs;
450         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
451         struct sigframe sf, *sfp;
452         int oonstack;
453         char *sp;
454
455         regs = lp->lwp_md.md_regs;
456         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
457
458         /* Save user context */
459         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
460         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
461         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
462         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
463         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
464         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
465
466         /* Make the size of the saved context visible to userland */
467         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
468
469         /* Save mailbox pending state for syscall interlock semantics */
470         if (p->p_flag & P_MAILBOX)
471                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_xflags |= PGEX_MAILBOX;
472
473         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
474         if ((lp->lwp_flag & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
475             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
476                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
477                               sizeof(struct sigframe));
478                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
479         } else {
480                 /* We take red zone into account */
481                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
482         }
483
484         /* Align to 16 bytes */
485         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~0xFUL);
486
487         /* Translate the signal is appropriate */
488         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
489                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
490                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
491         }
492
493         /*
494          * Build the argument list for the signal handler.
495          *
496          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
497          */
498         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
499         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
500
501         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
502                 /*
503                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
504                  *
505                  * action(signo, siginfo, ucontext)
506                  */
507                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
508                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
509                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
510
511                 /* fill siginfo structure */
512                 sf.sf_si.si_signo = sig;
513                 sf.sf_si.si_code = code;
514                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_err;
515         } else {
516                 /*
517                  * Old FreeBSD-style arguments.
518                  *
519                  * handler (signo, code, [uc], addr)
520                  */
521                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
522                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_err; /* argument 4 */
523                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
524         }
525
526         /*
527          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
528          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
529          * eflags.
530          */
531 #if JG
532         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
533                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
534                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
535
536                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
537                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
538                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
539                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
540
541                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
542                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
543                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
544                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
545
546                 /*
547                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
548                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
549                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
550                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
551                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
552                  */
553                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
554         }
555 #endif
556
557         /*
558          * Save the FPU state and reinit the FP unit
559          */
560         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
561
562         /*
563          * Copy the sigframe out to the user's stack.
564          */
565         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
566                 /*
567                  * Something is wrong with the stack pointer.
568                  * ...Kill the process.
569                  */
570                 sigexit(lp, SIGILL);
571         }
572
573         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
574         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
575
576         /*
577          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
578          * on function entry
579          */
580         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
581
582         /*
583          * 64 bit mode has a code and stack selector but
584          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
585          * stored in-context.
586          */
587         regs->tf_cs = _ucodesel;
588         regs->tf_ss = _udatasel;
589 }
590
591 /*
592  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
593  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
594  * issue.
595  *
596  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
597  * bad idea?
598  */
599 int
600 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
601 {
602         kprintf0("cpu_sanitize_frame\n");
603         frame->tf_cs = _ucodesel;
604         frame->tf_ss = _udatasel;
605         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
606         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
607         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
608
609         return(0);
610 }
611
612 /*
613  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
614  * on us.  For AMD64 we don't have to do anything.
615  */
616 int
617 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
618 {
619         return(0);
620 }
621
622 /*
623  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
624  *
625  * System call to cleanup state after a signal
626  * has been taken.  Reset signal mask and
627  * stack state from context left by sendsig (above).
628  * Return to previous pc and psl as specified by
629  * context left by sendsig. Check carefully to
630  * make sure that the user has not modified the
631  * state to gain improper privileges.
632  */
633 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
634 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
635
636 int
637 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
638 {
639         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
640         struct proc *p = lp->lwp_proc;
641         struct trapframe *regs;
642         ucontext_t uc;
643         ucontext_t *ucp;
644         register_t rflags;
645         int cs;
646         int error;
647
648         /*
649          * We have to copy the information into kernel space so userland
650          * can't modify it while we are sniffing it.
651          */
652         regs = lp->lwp_md.md_regs;
653         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
654         if (error)
655                 return (error);
656         ucp = &uc;
657         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
658
659         /* VM (8086) mode not supported */
660         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
661
662 #if JG
663         if (eflags & PSL_VM) {
664                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
665                 struct vm86_kernel *vm86;
666
667                 /*
668                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
669                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
670                  */
671                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
672                         return (EINVAL);
673                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
674                 if (vm86->vm86_inited == 0)
675                         return (EINVAL);
676
677                 /* go back to user mode if both flags are set */
678                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
679                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
680
681                 if (vm86->vm86_has_vme) {
682                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
683                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
684                 } else {
685                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
686                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
687                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
688                 }
689                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
690                 tf->tf_eflags = eflags;
691                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
692                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
693                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
694                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
695                 tf->tf_ds = _udatasel;
696                 tf->tf_es = _udatasel;
697                 tf->tf_fs = _udatasel;
698                 tf->tf_gs = _udatasel;
699         } else
700 #endif
701         {
702                 /*
703                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
704                  */
705                 /*
706                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
707                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
708                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
709                  * the signal context during signal handling and there is no
710                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
711                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
712                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
713                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
714                  */
715                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
716                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
717                         return(EINVAL);
718                 }
719
720                 /*
721                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
722                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
723                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
724                  */
725                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
726                 if (!CS_SECURE(cs)) {
727                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
728                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
729                         return(EINVAL);
730                 }
731                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
732         }
733
734         /*
735          * Restore the FPU state from the frame
736          */
737         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
738
739         /*
740          * Merge saved signal mailbox pending flag to maintain interlock
741          * semantics against system calls.
742          */
743         if (ucp->uc_mcontext.mc_xflags & PGEX_MAILBOX)
744                 p->p_flag |= P_MAILBOX;
745
746         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
747                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
748         else
749                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
750
751         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
752         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
753         return(EJUSTRETURN);
754 }
755
756 /*
757  * Stack frame on entry to function.  %rax will contain the function vector,
758  * %rcx will contain the function data.  flags, rcx, and rax will have
759  * already been pushed on the stack.
760  */
761 struct upc_frame {
762         register_t      rax;
763         register_t      rcx;
764         register_t      rdx;
765         register_t      flags;
766         register_t      oldip;
767 };
768
769 void
770 sendupcall(struct vmupcall *vu, int morepending)
771 {
772         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
773         struct trapframe *regs;
774         struct upcall upcall;
775         struct upc_frame upc_frame;
776         int     crit_count = 0;
777
778         /*
779          * If we are a virtual kernel running an emulated user process
780          * context, switch back to the virtual kernel context before
781          * trying to post the signal.
782          */
783         if (lp->lwp_vkernel && lp->lwp_vkernel->ve) {
784                 lp->lwp_md.md_regs->tf_trapno = 0;
785                 vkernel_trap(lp, lp->lwp_md.md_regs);
786         }
787
788         /*
789          * Get the upcall data structure
790          */
791         if (copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall)) ||
792             copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int))
793         ) {
794                 vu->vu_pending = 0;
795                 kprintf("bad upcall address\n");
796                 return;
797         }
798
799         /*
800          * If the data structure is already marked pending or has a critical
801          * section count, mark the data structure as pending and return 
802          * without doing an upcall.  vu_pending is left set.
803          */
804         if (upcall.upc_pending || crit_count >= vu->vu_pending) {
805                 if (upcall.upc_pending < vu->vu_pending) {
806                         upcall.upc_pending = vu->vu_pending;
807                         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending,
808                                 sizeof(upcall.upc_pending));
809                 }
810                 return;
811         }
812
813         /*
814          * We can run this upcall now, clear vu_pending.
815          *
816          * Bump our critical section count and set or clear the
817          * user pending flag depending on whether more upcalls are
818          * pending.  The user will be responsible for calling 
819          * upc_dispatch(-1) to process remaining upcalls.
820          */
821         vu->vu_pending = 0;
822         upcall.upc_pending = morepending;
823         crit_count += TDPRI_CRIT;
824         copyout(&upcall.upc_pending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, 
825                 sizeof(upcall.upc_pending));
826         copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff,
827                 sizeof(int));
828
829         /*
830          * Construct a stack frame and issue the upcall
831          */
832         regs = lp->lwp_md.md_regs;
833         upc_frame.rax = regs->tf_rax;
834         upc_frame.rcx = regs->tf_rcx;
835         upc_frame.rdx = regs->tf_rdx;
836         upc_frame.flags = regs->tf_rflags;
837         upc_frame.oldip = regs->tf_rip;
838         if (copyout(&upc_frame, (void *)(regs->tf_rsp - sizeof(upc_frame)),
839             sizeof(upc_frame)) != 0) {
840                 kprintf("bad stack on upcall\n");
841         } else {
842                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
843                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
844                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
845                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
846                 regs->tf_rsp -= sizeof(upc_frame);
847         }
848 }
849
850 /*
851  * fetchupcall occurs in the context of a system call, which means that
852  * we have to return EJUSTRETURN in order to prevent eax and edx from
853  * being overwritten by the syscall return value.
854  *
855  * if vu is not NULL we return the new context in %edx, the new data in %ecx,
856  * and the function pointer in %eax.  
857  */
858 int
859 fetchupcall(struct vmupcall *vu, int morepending, void *rsp)
860 {
861         struct upc_frame upc_frame;
862         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
863         struct trapframe *regs;
864         int error;
865         struct upcall upcall;
866         int crit_count;
867
868         regs = lp->lwp_md.md_regs;
869
870         error = copyout(&morepending, &lp->lwp_upcall->upc_pending, sizeof(int));
871         if (error == 0) {
872             if (vu) {
873                 /*
874                  * This jumps us to the next ready context.
875                  */
876                 vu->vu_pending = 0;
877                 error = copyin(lp->lwp_upcall, &upcall, sizeof(upcall));
878                 crit_count = 0;
879                 if (error == 0)
880                         error = copyin((char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, &crit_count, sizeof(int));
881                 crit_count += TDPRI_CRIT;
882                 if (error == 0)
883                         error = copyout(&crit_count, (char *)upcall.upc_uthread + upcall.upc_critoff, sizeof(int));
884                 regs->tf_rax = (register_t)vu->vu_func;
885                 regs->tf_rcx = (register_t)vu->vu_data;
886                 regs->tf_rdx = (register_t)lp->lwp_upcall;
887                 regs->tf_rip = (register_t)vu->vu_ctx;
888                 regs->tf_rsp = (register_t)rsp;
889             } else {
890                 /*
891                  * This returns us to the originally interrupted code.
892                  */
893                 error = copyin(rsp, &upc_frame, sizeof(upc_frame));
894                 regs->tf_rax = upc_frame.rax;
895                 regs->tf_rcx = upc_frame.rcx;
896                 regs->tf_rdx = upc_frame.rdx;
897                 regs->tf_rflags = (regs->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE) |
898                                 (upc_frame.flags & PSL_USERCHANGE);
899                 regs->tf_rip = upc_frame.oldip;
900                 regs->tf_rsp = (register_t)((char *)rsp + sizeof(upc_frame));
901             }
902         }
903         if (error == 0)
904                 error = EJUSTRETURN;
905         return(error);
906 }
907
908 /*
909  * Machine dependent boot() routine
910  *
911  * I haven't seen anything to put here yet
912  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
913  */
914 void
915 cpu_boot(int howto)
916 {
917 }
918
919 /*
920  * Shutdown the CPU as much as possible
921  */
922 void
923 cpu_halt(void)
924 {
925         for (;;)
926                 __asm__ __volatile("hlt");
927 }
928
929 /*
930  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
931  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
932  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
933  *
934  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
935  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
936  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own 
937  * critical section.
938  *
939  * Note on cpu_idle_hlt:  On an SMP system we rely on a scheduler IPI
940  * to wake a HLTed cpu up.  However, there are cases where the idlethread
941  * will be entered with the possibility that no IPI will occur and in such
942  * cases lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
943  */
944 static int      cpu_idle_hlt = 1;
945 static int      cpu_idle_hltcnt;
946 static int      cpu_idle_spincnt;
947 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
948     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
949 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, CTLFLAG_RW,
950     &cpu_idle_hltcnt, 0, "Idle loop entry halts");
951 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, CTLFLAG_RW,
952     &cpu_idle_spincnt, 0, "Idle loop entry spins");
953
954 static void
955 cpu_idle_default_hook(void)
956 {
957         /*
958          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
959          * following the sti.
960          */
961         __asm __volatile("sti; hlt");
962 }
963
964 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
965 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
966
967 void
968 cpu_idle(void)
969 {
970         struct thread *td = curthread;
971
972         crit_exit();
973         KKASSERT(td->td_pri < TDPRI_CRIT);
974         for (;;) {
975                 /*
976                  * See if there are any LWKTs ready to go.
977                  */
978                 lwkt_switch();
979
980                 /*
981                  * If we are going to halt call splz unconditionally after
982                  * CLIing to catch any interrupt races.  Note that we are
983                  * at SPL0 and interrupts are enabled.
984                  */
985                 if (cpu_idle_hlt && !lwkt_runnable() &&
986                     (td->td_flags & TDF_IDLE_NOHLT) == 0) {
987                         __asm __volatile("cli");
988                         splz();
989                         if (!lwkt_runnable())
990                             cpu_idle_hook();
991 #ifdef SMP
992                         else
993                             __asm __volatile("pause");
994 #endif
995                         ++cpu_idle_hltcnt;
996                 } else {
997                         td->td_flags &= ~TDF_IDLE_NOHLT;
998                         splz();
999 #ifdef SMP
1000                         __asm __volatile("sti; pause");
1001 #else
1002                         __asm __volatile("sti");
1003 #endif
1004                         ++cpu_idle_spincnt;
1005                 }
1006         }
1007 }
1008
1009 /*
1010  * This routine is called when the only runnable threads require
1011  * the MP lock, and the scheduler couldn't get it.  On a real cpu
1012  * we let the scheduler spin.
1013  */
1014 void
1015 cpu_mplock_contested(void)
1016 {
1017         cpu_pause();
1018 }
1019
1020 /*
1021  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1022  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1023  * we let it spin.
1024  */
1025 void
1026 cpu_spinlock_contested(void)
1027 {
1028         cpu_pause();
1029 }
1030
1031 /*
1032  * Clear registers on exec
1033  */
1034 void
1035 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1036 {
1037         struct thread *td = curthread;
1038         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1039         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1040         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1041
1042         kprintf0("exec_setregs\n");
1043
1044         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1045         user_ldt_free(pcb);
1046   
1047         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1048         regs->tf_rip = entry;
1049         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1050         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1051         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1052         regs->tf_ss = _udatasel;
1053         regs->tf_cs = _ucodesel;
1054         regs->tf_rbx = ps_strings;
1055
1056         /*
1057          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1058          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1059          */
1060         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1061                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1062                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1063                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1064                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1065                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1066                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1067                 if (pcb == td->td_pcb) {
1068                         /*
1069                          * Clear the debug registers on the running
1070                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1071                          * the next process we switch to.
1072                          */
1073                         reset_dbregs();
1074                 }
1075                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1076         }
1077
1078         /*
1079          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1080          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1081          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1082          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1083          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1084          */
1085         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1086
1087         /*
1088          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1089          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1090          *       may panic in npxdna().
1091          */
1092         crit_enter();
1093         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1094
1095         /*
1096          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1097          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1098          *       code knows what the current MSR values are.
1099          */
1100         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1101         pcb->pcb_gsbase = 0;
1102         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1103         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1104         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1105         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1106
1107 #if NNPX > 0
1108         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1109         npxinit(__INITIAL_NPXCW__);
1110 #endif
1111         crit_exit();
1112
1113         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1114         pcb->pcb_es = _udatasel;
1115         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1116         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1117 }
1118
1119 void
1120 cpu_setregs(void)
1121 {
1122         register_t cr0;
1123
1124         cr0 = rcr0();
1125         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1126         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1127         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1128         load_cr0(cr0);
1129         load_gs(_udatasel);
1130 }
1131
1132 static int
1133 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1134 {
1135         int error;
1136         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1137                 req);
1138         if (!error && req->newptr)
1139                 resettodr();
1140         return (error);
1141 }
1142
1143 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1144         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1145
1146 #if JG
1147 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1148         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1149 #endif
1150
1151 #if JG
1152 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo, 
1153         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1154 #endif
1155
1156 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1157         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1158
1159 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1160 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1161         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1162
1163 /*
1164  * Initialize 386 and configure to run kernel
1165  */
1166
1167 /*
1168  * Initialize segments & interrupt table
1169  */
1170
1171 int _default_ldt;
1172 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1173 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
1174 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
1175 #if JG
1176 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1177 #endif
1178
1179 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1180 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
1181
1182 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1183 extern int has_f00f_bug;
1184 #endif
1185
1186 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
1187
1188 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1189 void *proc0paddr;
1190 /* JG alignment? */
1191 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1192
1193
1194 /* software prototypes -- in more palatable form */
1195 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1196 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1197 {       0x0,                    /* segment base address  */
1198         0x0,                    /* length */
1199         0,                      /* segment type */
1200         0,                      /* segment descriptor priority level */
1201         0,                      /* segment descriptor present */
1202         0,                      /* long */
1203         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1204         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1205 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1206 {       0x0,                    /* segment base address  */
1207         0xfffff,                /* length - all address space */
1208         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1209         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1210         1,                      /* segment descriptor present */
1211         1,                      /* long */
1212         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1213         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1214 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1215 {       0x0,                    /* segment base address  */
1216         0xfffff,                /* length - all address space */
1217         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1218         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1219         1,                      /* segment descriptor present */
1220         1,                      /* long */
1221         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1222         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1223 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1224 {       0x0,                    /* segment base address  */
1225         0xfffff,                /* length - all address space */
1226         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1227         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1228         1,                      /* segment descriptor present */
1229         0,                      /* long */
1230         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1231         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1232 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1233 {       0x0,                    /* segment base address  */
1234         0xfffff,                /* length - all address space */
1235         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1236         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1237         1,                      /* segment descriptor present */
1238         0,                      /* long */
1239         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1240         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1241 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1242 {       0x0,                    /* segment base address  */
1243         0xfffff,                /* length - all address space */
1244         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1245         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1246         1,                      /* segment descriptor present */
1247         1,                      /* long */
1248         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1249         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1250 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1251 {
1252         0x0,                    /* segment base address */
1253         sizeof(struct amd64tss)-1,/* length - all address space */
1254         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1255         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1256         1,                      /* segment descriptor present */
1257         0,                      /* long */
1258         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1259         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1260 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1261 {       0x0,                    /* segment base address  */
1262         0x0,                    /* length */
1263         0,                      /* segment type */
1264         0,                      /* segment descriptor priority level */
1265         0,                      /* segment descriptor present */
1266         0,                      /* long */
1267         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1268         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1269 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1270 {       0x0,                    /* segment base address  */
1271         0xfffff,                /* length - all address space */
1272         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1273         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1274         1,                      /* segment descriptor present */
1275         0,                      /* long */
1276         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1277         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1278 };
1279
1280 void
1281 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1282 {
1283         struct gate_descriptor *ip;
1284
1285         ip = idt + idx;
1286         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1287         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1288         ip->gd_ist = ist;
1289         ip->gd_xx = 0;
1290         ip->gd_type = typ;
1291         ip->gd_dpl = dpl;
1292         ip->gd_p = 1;
1293         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1294 }
1295
1296 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1297
1298 extern inthand_t
1299         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1300         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1301         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1302         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1303         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1304         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1305
1306 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1307 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1308 #endif
1309
1310 void
1311 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1312 {
1313         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1314         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1315         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1316         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1317         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1318         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1319         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1320 }
1321
1322 void
1323 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1324 {
1325
1326         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1327         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1328         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1329         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1330         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1331         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1332         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1333         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1334         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1335         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1336 }
1337
1338 void
1339 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1340     struct system_segment_descriptor *sd)
1341 {
1342
1343         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1344         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1345         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1346         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1347         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1348         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1349         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1350         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1351 }
1352
1353 u_int basemem;
1354
1355 /*
1356  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1357  * available physical memory in the system, then test this memory and
1358  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1359  *
1360  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1361  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1362  *
1363  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1364  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1365  *
1366  * XXX first should be vm_paddr_t.
1367  */
1368 static void
1369 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1370 {
1371         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1372         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1373         u_long physmem_tunable;
1374         pt_entry_t *pte;
1375         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1376         u_int32_t smapsize;
1377         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1378
1379         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1380         basemem = 0;
1381         physmap_idx = 0;
1382
1383         /*
1384          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1385          *
1386          * subr_module.c says:
1387          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1388          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1389          */
1390         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1391             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1392         if (smapbase == NULL)
1393                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1394
1395         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1396         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1397
1398         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1399                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1400                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1401                             smap->type, smap->base, smap->length);
1402
1403                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1404                         continue;
1405
1406                 if (smap->length == 0)
1407                         continue;
1408
1409                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1410                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1411                                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1412                                         kprintf(
1413         "Overlapping or non-monotonic memory region, ignoring second region\n");
1414                                 continue;
1415                         }
1416                 }
1417
1418                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1419                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1420                         continue;
1421                 }
1422
1423                 physmap_idx += 2;
1424                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1425                         kprintf(
1426                 "Too many segments in the physical address map, giving up\n");
1427                         break;
1428                 }
1429                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1430                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1431         }
1432
1433         /*
1434          * Find the 'base memory' segment for SMP
1435          */
1436         basemem = 0;
1437         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1438                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1439                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1440                         break;
1441                 }
1442         }
1443         if (basemem == 0)
1444                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1445
1446 #ifdef SMP
1447         /* make hole for AP bootstrap code */
1448         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1449 #endif
1450
1451         /*
1452          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1453          * highest page of the physical address space.  It should be
1454          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1455          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1456          */
1457         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1458
1459 #ifdef MAXMEM
1460         Maxmem = MAXMEM / 4;
1461 #endif
1462
1463         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1464                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1465
1466         /*
1467          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1468          * in the system.
1469          */
1470         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1471                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1472
1473         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1474             (boothowto & RB_VERBOSE))
1475                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1476
1477         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1478         pmap_bootstrap(&first);
1479
1480         /*
1481          * Size up each available chunk of physical memory.
1482          */
1483         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1484         pa_indx = 0;
1485         da_indx = 1;
1486         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1487         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1488         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1489         pte = CMAP1;
1490
1491         /*
1492          * Get dcons buffer address
1493          */
1494         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1495             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1496                 dcons_addr = 0;
1497
1498         /*
1499          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1500          * round up the start address and round down the end address.
1501          */
1502         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1503                 vm_paddr_t end;
1504
1505                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1506                 if (physmap[i + 1] < end)
1507                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1508                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1509                         int tmp, page_bad, full;
1510                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1511
1512                         full = FALSE;
1513                         /*
1514                          * block out kernel memory as not available.
1515                          */
1516                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1517                                 goto do_dump_avail;
1518
1519                         /*
1520                          * block out dcons buffer
1521                          */
1522                         if (dcons_addr > 0
1523                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1524                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1525                                 goto do_dump_avail;
1526
1527                         page_bad = FALSE;
1528
1529                         /*
1530                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1531                          */
1532                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1533                         cpu_invltlb();
1534
1535                         tmp = *(int *)ptr;
1536                         /*
1537                          * Test for alternating 1's and 0's
1538                          */
1539                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1540                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1541                                 page_bad = TRUE;
1542                         /*
1543                          * Test for alternating 0's and 1's
1544                          */
1545                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1546                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1547                                 page_bad = TRUE;
1548                         /*
1549                          * Test for all 1's
1550                          */
1551                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1552                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1553                                 page_bad = TRUE;
1554                         /*
1555                          * Test for all 0's
1556                          */
1557                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1558                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1559                                 page_bad = TRUE;
1560                         /*
1561                          * Restore original value.
1562                          */
1563                         *(int *)ptr = tmp;
1564
1565                         /*
1566                          * Adjust array of valid/good pages.
1567                          */
1568                         if (page_bad == TRUE)
1569                                 continue;
1570                         /*
1571                          * If this good page is a continuation of the
1572                          * previous set of good pages, then just increase
1573                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1574                          * Note that "end" points one higher than end,
1575                          * making the range >= start and < end.
1576                          * If we're also doing a speculative memory
1577                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1578                          * so that we keep going. The first bad page
1579                          * will terminate the loop.
1580                          */
1581                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1582                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1583                         } else {
1584                                 pa_indx++;
1585                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1586                                         kprintf(
1587                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1588                                         pa_indx--;
1589                                         full = TRUE;
1590                                         goto do_dump_avail;
1591                                 }
1592                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1593                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1594                         }
1595                         physmem++;
1596 do_dump_avail:
1597                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1598                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1599                         } else {
1600                                 da_indx++;
1601                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1602                                         da_indx--;
1603                                         goto do_next;
1604                                 }
1605                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1606                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1607                         }
1608 do_next:
1609                         if (full)
1610                                 break;
1611                 }
1612         }
1613         *pte = 0;
1614         cpu_invltlb();
1615
1616         /*
1617          * XXX
1618          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1619          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1620          * calculation, etc.).
1621          */
1622         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1623             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1624                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1625                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1626                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1627         }
1628
1629         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1630
1631         /* Trim off space for the message buffer. */
1632         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1633
1634         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1635
1636         /* Map the message buffer. */
1637         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1638                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1639                     off);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * IDT VECTORS:
1644  *      0       Divide by zero
1645  *      1       Debug
1646  *      2       NMI
1647  *      3       BreakPoint
1648  *      4       OverFlow
1649  *      5       Bound-Range
1650  *      6       Invalid OpCode
1651  *      7       Device Not Available (x87)
1652  *      8       Double-Fault
1653  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1654  *      10      Invalid-TSS
1655  *      11      Segment not present
1656  *      12      Stack
1657  *      13      General Protection
1658  *      14      Page Fault
1659  *      15      Reserved
1660  *      16      x87 FP Exception pending
1661  *      17      Alignment Check
1662  *      18      Machine Check
1663  *      19      SIMD floating point
1664  *      20-31   reserved
1665  *      32-255  INTn/external sources
1666  */
1667 u_int64_t
1668 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1669 {
1670         caddr_t kmdp;
1671         int gsel_tss, x;
1672 #if JG
1673         int metadata_missing, off;
1674 #endif
1675         struct mdglobaldata *gd;
1676         u_int64_t msr;
1677         char *env;
1678
1679 #if JG
1680         /*
1681          * This must be done before the first references
1682          * to CPU_prvspace[0] are made.
1683          */
1684         init_paging(&physfree);
1685 #endif
1686
1687         /*
1688          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1689          */
1690         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1691         bzero(gd, sizeof(*gd));
1692
1693         /*
1694          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1695          * early in the boot sequence because the system assumes
1696          * that 'curthread' is never NULL.
1697          */
1698
1699         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1700         thread0.td_gd = &gd->mi;
1701
1702         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1703
1704 #if JG
1705         metadata_missing = 0;
1706         if (bootinfo.bi_modulep) {
1707                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1708                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1709         } else {
1710                 metadata_missing = 1;
1711         }
1712         if (bootinfo.bi_envp)
1713                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1714 #endif
1715
1716         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1717         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1718         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1719         if (kmdp == NULL)
1720                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1721         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1722         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1723 #ifdef DDB
1724         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1725         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1726 #endif
1727
1728         /*
1729          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1730          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1731          */
1732         ncpus = 1;
1733         ncpus2 = 1;
1734         ncpus_fit = 1;
1735         /* Init basic tunables, hz etc */
1736         init_param1();
1737
1738         /*
1739          * make gdt memory segments
1740          */
1741         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1742                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1743
1744         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1745
1746         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1747                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1748                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1749         }
1750         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1751             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1752
1753         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1754         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1755         lgdt(&r_gdt);
1756
1757         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1758         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1759         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1760
1761         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1762         cpu_gdinit(gd, 0);
1763         proc0paddr = proc0paddr_buff;
1764         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
1765         safepri = TDPRI_MAX;
1766
1767         /* spinlocks and the BGL */
1768         init_locks();
1769
1770         /* exceptions */
1771         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1772                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1773         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1774         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1775         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1776         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1777         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1778         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1779         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1780         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1781         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1782         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1783         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1784         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1785         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1786         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1787         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1788         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1789         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1790         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1791         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1792
1793         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1794         r_idt.rd_base = (long) idt;
1795         lidt(&r_idt);
1796
1797         /*
1798          * Initialize the console before we print anything out.
1799          */
1800         cninit();
1801
1802 #if JG
1803         if (metadata_missing)
1804                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
1805 #endif
1806
1807 #if     NISA >0
1808         isa_defaultirq();
1809 #endif
1810         rand_initialize();
1811
1812 #ifdef DDB
1813         kdb_init();
1814         if (boothowto & RB_KDB)
1815                 Debugger("Boot flags requested debugger");
1816 #endif
1817
1818 #if JG
1819         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
1820         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1821         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386TGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
1822 #endif
1823         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1824         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1825
1826         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1827         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
1828                 (register_t)(thread0.td_kstack +
1829                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
1830         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1831         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~0xFul;
1832         gd->gd_rsp0 = gd->gd_common_tss.tss_rsp0;
1833
1834         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1835         gd->gd_common_tss.tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1836
1837         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1838         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
1839
1840         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1841         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
1842         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
1843         ltr(gsel_tss);
1844
1845         /* Set up the fast syscall stuff */
1846         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1847         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1848         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1849         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1850         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1851               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1852         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1853         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1854
1855         getmemsize(kmdp, physfree);
1856         init_param2(physmem);
1857
1858         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1859
1860         /* Map the message buffer. */
1861 #if JG
1862         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1863                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
1864 #endif
1865
1866         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1867
1868
1869         /* transfer to user mode */
1870
1871         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1872         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1873         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1874
1875         load_ds(_udatasel);
1876         load_es(_udatasel);
1877         load_fs(_udatasel);
1878
1879         /* setup proc 0's pcb */
1880         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1881         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1882         thread0.td_pcb->pcb_ext = 0;
1883         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;
1884         env = kgetenv("kernelname");
1885         if (env != NULL)
1886                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
1887
1888         /* Location of kernel stack for locore */
1889         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
1894  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
1895  * data space were allocated in locore.
1896  *
1897  * Note: the idlethread's cpl is 0
1898  *
1899  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
1900  */
1901 void
1902 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
1903 {
1904         if (cpu)
1905                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
1906
1907         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread, 
1908                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack, 
1909                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack), 
1910                         TDF_MPSAFE, &gd->mi);
1911         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
1912         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
1913         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
1914         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
1915 }
1916
1917 int
1918 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
1919 {
1920         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
1921             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
1922                 return (TRUE);
1923         }
1924         return (FALSE);
1925 }
1926
1927 struct globaldata *
1928 globaldata_find(int cpu)
1929 {
1930         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
1931         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
1932 }
1933
1934 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
1935 static void f00f_hack(void *unused);
1936 SYSINIT(f00f_hack, SI_BOOT2_BIOS, SI_ORDER_ANY, f00f_hack, NULL);
1937
1938 static void
1939 f00f_hack(void *unused) 
1940 {
1941         struct gate_descriptor *new_idt;
1942         vm_offset_t tmp;
1943
1944         if (!has_f00f_bug)
1945                 return;
1946
1947         kprintf("Intel Pentium detected, installing workaround for F00F bug\n");
1948
1949         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1950
1951         tmp = kmem_alloc(&kernel_map, PAGE_SIZE * 2);
1952         if (tmp == 0)
1953                 panic("kmem_alloc returned 0");
1954         if (((unsigned int)tmp & (PAGE_SIZE-1)) != 0)
1955                 panic("kmem_alloc returned non-page-aligned memory");
1956         /* Put the first seven entries in the lower page */
1957         new_idt = (struct gate_descriptor*)(tmp + PAGE_SIZE - (7*8));
1958         bcopy(idt, new_idt, sizeof(idt0));
1959         r_idt.rd_base = (int)new_idt;
1960         lidt(&r_idt);
1961         idt = new_idt;
1962         if (vm_map_protect(&kernel_map, tmp, tmp + PAGE_SIZE,
1963                            VM_PROT_READ, FALSE) != KERN_SUCCESS)
1964                 panic("vm_map_protect failed");
1965         return;
1966 }
1967 #endif /* defined(I586_CPU) && !NO_F00F_HACK */
1968
1969 int
1970 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
1971 {
1972         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
1973         return (0);
1974 }
1975
1976 int
1977 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
1978 {
1979         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
1980         return (0);
1981 }
1982
1983 int
1984 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1985 {
1986         struct pcb *pcb;
1987         struct trapframe *tp;
1988
1989         tp = lp->lwp_md.md_regs;
1990         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
1991
1992         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
1993         return (0);
1994 }
1995
1996 int
1997 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
1998 {
1999         struct pcb *pcb;
2000         struct trapframe *tp;
2001
2002         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2003         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2004             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2005                 return (EINVAL);
2006         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2007         pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2008         return (0);
2009 }
2010
2011 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2012 static void
2013 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2014 {
2015         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2016         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2017         int i;
2018
2019         /* FPU control/status */
2020         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2021         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2022         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2023         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2024         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2025         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2026         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2027         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2028
2029         /* FPU registers */
2030         for (i = 0; i < 8; ++i)
2031                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2032
2033         sv_87->sv_ex_sw = sv_xmm->sv_ex_sw;
2034 }
2035
2036 static void
2037 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2038 {
2039         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2040         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2041         int i;
2042
2043         /* FPU control/status */
2044         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2045         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2046         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2047         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2048         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2049         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2050         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2051         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2052
2053         /* FPU registers */
2054         for (i = 0; i < 8; ++i)
2055                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2056
2057         sv_xmm->sv_ex_sw = sv_87->sv_ex_sw;
2058 }
2059 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2060
2061 int
2062 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2063 {
2064 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2065         if (cpu_fxsr) {
2066                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2067                                 (struct save87 *)fpregs);
2068                 return (0);
2069         }
2070 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2071         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2072         return (0);
2073 }
2074
2075 int
2076 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2077 {
2078 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2079         if (cpu_fxsr) {
2080                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2081                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2082                 return (0);
2083         }
2084 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2085         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2086         return (0);
2087 }
2088
2089 int
2090 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2091 {
2092         if (lp == NULL) {
2093                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2094                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2095                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2096                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2097                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2098                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2099                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2100                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2101         } else {
2102                 struct pcb *pcb;
2103
2104                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2105                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2106                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2107                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2108                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2109                 dbregs->dr[4] = 0;
2110                 dbregs->dr[5] = 0;
2111                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2112                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2113         }
2114         return (0);
2115 }
2116
2117 int
2118 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2119 {
2120         if (lp == NULL) {
2121                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2122                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2123                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2124                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2125                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2126                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2127                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2128                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2129         } else {
2130                 struct pcb *pcb;
2131                 struct ucred *ucred;
2132                 int i;
2133                 uint64_t mask1, mask2;
2134
2135                 /*
2136                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2137                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2138                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2139                  * TRCTRAP.
2140                  */
2141                 /* JG this loop looks unreadable */
2142                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2143                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2144                  */
2145                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2146                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2147                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2148                  * carried to decide if it is safe and useful to
2149                  * provide access to that capability
2150                  */
2151                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4; 
2152                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2153                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2154                                 return (EINVAL);
2155                 
2156                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2157                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2158
2159                 /*
2160                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2161                  * process's address space.  If a process could do this, it
2162                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2163                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2164                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2165                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2166                  * uid 0.
2167                  *
2168                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2169                  * address space is written into from within the kernel
2170                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2171                  * from within kernel mode?
2172                  */
2173
2174                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2175                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2176                                 /* dr0 is enabled */
2177                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2178                                         return (EINVAL);
2179                         }
2180
2181                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2182                                 /* dr1 is enabled */
2183                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2184                                         return (EINVAL);
2185                         }
2186
2187                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2188                                 /* dr2 is enabled */
2189                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2190                                         return (EINVAL);
2191                         }
2192
2193                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2194                                 /* dr3 is enabled */
2195                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2196                                         return (EINVAL);
2197                         }
2198                 }
2199
2200                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2201                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2202                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2203                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2204                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2205                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2206
2207                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2208         }
2209
2210         return (0);
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2215  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2216  */
2217 int
2218 user_dbreg_trap(void)
2219 {
2220         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2221         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2222         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2223         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2224         int i;
2225         
2226         dr7 = rdr7();
2227         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2228                 /*
2229                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2230                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2231                  * hardware debug registers
2232                  */
2233                 return 0;
2234         }
2235
2236         nbp = 0;
2237         dr6 = rdr6();
2238         bp = dr6 & 0xf;
2239
2240         if (bp == 0) {
2241                 /*
2242                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2243                  * trap was not caused by any of the debug registers
2244                  */
2245                 return 0;
2246         }
2247
2248         /*
2249          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2250          * which ones and if any of them are user space addresses
2251          */
2252
2253         if (bp & 0x01) {
2254                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2255         }
2256         if (bp & 0x02) {
2257                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2258         }
2259         if (bp & 0x04) {
2260                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2261         }
2262         if (bp & 0x08) {
2263                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2264         }
2265
2266         for (i=0; i<nbp; i++) {
2267                 if (addr[i] <
2268                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2269                         /*
2270                          * addr[i] is in user space
2271                          */
2272                         return nbp;
2273                 }
2274         }
2275
2276         /*
2277          * None of the breakpoints are in user space.
2278          */
2279         return 0;
2280 }
2281
2282
2283 #ifndef DDB
2284 void
2285 Debugger(const char *msg)
2286 {
2287         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2288 }
2289 #endif /* no DDB */
2290
2291 #ifdef DDB
2292
2293 /*
2294  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2295  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2296  * called inside DDB.
2297  *
2298  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2299  */
2300
2301 #undef inb
2302 #undef outb
2303
2304 /* silence compiler warnings */
2305 u_char inb(u_int);
2306 void outb(u_int, u_char);
2307
2308 u_char
2309 inb(u_int port)
2310 {
2311         u_char  data;
2312         /*
2313          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2314          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2315          * if we tell it to load (u_short) port.
2316          */
2317         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2318         return (data);
2319 }
2320
2321 void
2322 outb(u_int port, u_char data)
2323 {
2324         u_char  al;
2325         /*
2326          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2327          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2328          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2329          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2330          */
2331         al = data;
2332         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2333 }
2334
2335 #endif /* DDB */
2336
2337
2338
2339 #include "opt_cpu.h"
2340
2341
2342 /*
2343  * initialize all the SMP locks
2344  */
2345
2346 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2347 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2348
2349 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
2350 struct spinlock_deprecated fast_intr_spinlock;
2351
2352 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2353 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2354
2355 /* critical region around INTR() routines */
2356 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2357
2358 /* lock region used by kernel profiling */
2359 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2360
2361 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2362 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2363
2364 /* locks kernel kprintfs */
2365 struct spinlock_deprecated cons_spinlock;
2366
2367 /* lock regions around the clock hardware */
2368 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2369
2370 /* lock around the MP rendezvous */
2371 struct spinlock_deprecated smp_rv_spinlock;
2372
2373 static void
2374 init_locks(void)
2375 {
2376         /*
2377          * mp_lock = 0; BSP already owns the MP lock 
2378          */
2379         /*
2380          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
2381          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2382          */
2383 #ifdef SMP
2384         cpu_get_initial_mplock();
2385 #endif
2386         /* DEPRECATED */
2387         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2388         spin_lock_init(&fast_intr_spinlock);
2389         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2390         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2391         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2392         spin_lock_init(&smp_rv_spinlock);
2393         spin_lock_init(&com_spinlock);
2394         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2395         spin_lock_init(&cons_spinlock);
2396
2397         /* our token pool needs to work early */
2398         lwkt_token_pool_init();
2399 }
2400