sys/platform/pc32/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * William Jolitz and Don Ahn.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
  38  */
  39
  40 /*
  41  * Routines to handle clock hardware.
  42  */
  43
  44 /*
  45  * inittodr, settodr and support routines written
  46  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  47  *
  48  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  49  */
  50
  51 #include "opt_clock.h"
  52
  53 #include <sys/param.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <sys/eventhandler.h>
  56 #include <sys/time.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/bus.h>
  59 #include <sys/sysctl.h>
  60 #include <sys/cons.h>
  61 #include <sys/systimer.h>
  62 #include <sys/globaldata.h>
  63 #include <sys/thread2.h>
  64 #include <sys/systimer.h>
  65 #include <sys/machintr.h>
  66 #include <sys/interrupt.h>
  67
  68 #include <machine/clock.h>
  69 #include <machine/cputypes.h>
  70 #include <machine/frame.h>
  71 #include <machine/ipl.h>
  72 #include <machine/limits.h>
  73 #include <machine/md_var.h>
  74 #include <machine/psl.h>
  75 #include <machine/segments.h>
  76 #include <machine/smp.h>
  77 #include <machine/specialreg.h>
  78
  79 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
  80 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
  81 #include <machine_base/icu/icu.h>
  82 #include <bus/isa/isa.h>
  83 #include <bus/isa/rtc.h>
  84 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
  85
  86 #include <machine/intr_machdep.h>
  87
  88 static void i8254_restore(void);
  89 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
  90
  91 /*
  92  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
  93  * can use a simple formula for leap years.
  94  */
  95 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
  96 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
  97
  98 #ifndef TIMER_FREQ
  99 #define TIMER_FREQ   1193182
 100 #endif
 101
 102 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 103 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 104
 105 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 106 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 107 int     tsc_present;
 108 int64_t tsc_frequency;
 109 int     tsc_is_broken;
 110 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 111 int     timer0_running;
 112 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 113 enum tstate timer0_state;
 114 enum tstate timer1_state;
 115 enum tstate timer2_state;
 116
 117 static  int     beeping = 0;
 118 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 119 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 120 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 121 static  int     rtc_loaded;
 122
 123 static int i8254_cputimer_div;
 124
 125 static int i8254_nointr;
 126 static int i8254_intr_disable = 1;
 127 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
 128
 129 static struct callout sysbeepstop_ch;
 130
 131 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 132 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 133 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 134
 135 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 136     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 137     "i8254",
 138     CPUTIMER_PRI_8254,
 139     0,
 140     i8254_cputimer_count,
 141     cputimer_default_fromhz,
 142     cputimer_default_fromus,
 143     i8254_cputimer_construct,
 144     i8254_cputimer_destruct,
 145     TIMER_FREQ,
 146     0, 0, 0
 147 };
 148
 149 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
 150 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
 151 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
 152
 153 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
 154     .freq = TIMER_FREQ,
 155     .reload = i8254_intr_reload,
 156     .enable = cputimer_intr_default_enable,
 157     .config = i8254_intr_config,
 158     .restart = cputimer_intr_default_restart,
 159     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
 160     .initclock = i8254_intr_initclock,
 161     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 162     .name = "i8254",
 163     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
 164     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
 165     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
 166 };
 167
 168 /*
 169  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 170  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 171  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 172  * pending.
 173  *
 174  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
 175  */
 176 static void
 177 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
 178 {
 179         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
 180         struct globaldata *gd = mycpu;
 181         struct globaldata *gscan;
 182         int n;
 183
 184         /*
 185          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 186          */
 187         timer0_running = 0;
 188
 189         /*
 190          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 191          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 192          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
 193          */
 194         sysclock_count = sys_cputimer->count();
 195         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 196             gscan = globaldata_find(n);
 197             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 198                 continue;
 199             if (gscan != gd) {
 200                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr,
 201                                 &sysclock_count, 1);
 202             } else {
 203                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 204             }
 205         }
 206 }
 207
 208
 209 /*
 210  * NOTE! not MP safe.
 211  */
 212 int
 213 acquire_timer2(int mode)
 214 {
 215         if (timer2_state != RELEASED)
 216                 return (-1);
 217         timer2_state = ACQUIRED;
 218
 219         /*
 220          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 221          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 222          * knew the rate.
 223          */
 224         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 225         return (0);
 226 }
 227
 228 int
 229 release_timer2(void)
 230 {
 231         if (timer2_state != ACQUIRED)
 232                 return (-1);
 233         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 234         timer2_state = RELEASED;
 235         return (0);
 236 }
 237
 238 #include "opt_ddb.h"
 239 #ifdef DDB
 240 #include <ddb/ddb.h>
 241
 242 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 243 {
 244         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 245                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 246                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 247                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 248 }
 249 #endif /* DDB */
 250
 251 /*
 252  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 253  */
 254 static
 255 sysclock_t
 256 i8254_cputimer_count(void)
 257 {
 258         static __uint16_t cputimer_last;
 259         __uint16_t count;
 260         sysclock_t ret;
 261
 262         clock_lock();
 263         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 264         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 265         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 266         count = -count;                                 /* -> countup */
 267         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 268                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 269         ret = i8254_cputimer.base | count;
 270         cputimer_last = count;
 271         clock_unlock();
 272         return(ret);
 273 }
 274
 275 /*
 276  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 277  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 278  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 279  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 280  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 281  */
 282 static void
 283 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
 284 {
 285     int freq;
 286     int div;
 287
 288     /*
 289      * Will a simple divide do the trick?
 290      */
 291     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
 292     freq = cti->freq * div;
 293
 294     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 295         i8254_cputimer_div = div;
 296     else
 297         i8254_cputimer_div = 0;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 302  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 303  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 304  *
 305  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 306  */
 307 static void
 308 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
 309 {
 310     __uint16_t count;
 311
 312     if (i8254_cputimer_div)
 313         reload /= i8254_cputimer_div;
 314     else
 315         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
 316
 317     if ((int)reload < 2)
 318         reload = 2;
 319
 320     clock_lock();
 321     if (timer0_running) {
 322         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 323         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 324         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 325         if (reload < count) {
 326             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 327             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 328             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 329         }
 330     } else {
 331         timer0_running = 1;
 332         if (reload > 0xFFFF)
 333             reload = 0;         /* full count */
 334         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 335         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 336         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 337     }
 338     clock_unlock();
 339 }
 340
 341 /*
 342  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
 343  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
 344  *                     but do a thread switch in the loop
 345  *
 346  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 347  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 348  */
 349 static void
 350 DODELAY(int n, int doswitch)
 351 {
 352         ssysclock_t delta, ticks_left;
 353         sysclock_t prev_tick, tick;
 354
 355 #ifdef DELAYDEBUG
 356         int getit_calls = 1;
 357         int n1;
 358         static int state = 0;
 359
 360         if (state == 0) {
 361                 state = 1;
 362                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 363                         DELAY(n1);
 364                 state = 2;
 365         }
 366         if (state == 1)
 367                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
 368 #endif
 369         /*
 370          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 371          * early for console i/o.
 372          */
 373         if (timer0_state == RELEASED)
 374                 i8254_restore();
 375
 376         /*
 377          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 378          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 379          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 380          * number of microseconds.
 381          */
 382         prev_tick = sys_cputimer->count();
 383         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 384                      1000000;
 385
 386         /*
 387          * Loop until done.
 388          */
 389         while (ticks_left > 0) {
 390                 tick = sys_cputimer->count();
 391 #ifdef DELAYDEBUG
 392                 ++getit_calls;
 393 #endif
 394                 delta = tick - prev_tick;
 395                 prev_tick = tick;
 396                 if (delta < 0)
 397                         delta = 0;
 398                 ticks_left -= delta;
 399                 if (doswitch && ticks_left > 0)
 400                         lwkt_switch();
 401                 cpu_pause();
 402         }
 403 #ifdef DELAYDEBUG
 404         if (state == 1)
 405                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 406                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 407 #endif
 408 }
 409
 410 /*
 411  * DELAY() never switches
 412  */
 413 void
 414 DELAY(int n)
 415 {
 416         DODELAY(n, 0);
 417 }
 418
 419 int
 420 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
 421 {
 422         sysclock_t delta;
 423         int us;
 424
 425         if (tdd->started == 0) {
 426                if (timer0_state == RELEASED)
 427                        i8254_restore();
 428                tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
 429                tdd->started = 1;
 430                return(0);
 431         }
 432         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
 433         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
 434              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
 435         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
 436                            1000000;
 437         tdd->us -= us;
 438         return (tdd->us < 0);
 439 }
 440
 441 /*
 442  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
 443  * from a hard interrupt.
 444  */
 445 void
 446 DRIVERSLEEP(int usec)
 447 {
 448         globaldata_t gd = mycpu;
 449
 450         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks) {
 451                 DODELAY(usec, 0);
 452         } else {
 453                 DODELAY(usec, 1);
 454         }
 455 }
 456
 457 static void
 458 sysbeepstop(void *chan)
 459 {
 460         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 461         beeping = 0;
 462         release_timer2();
 463 }
 464
 465 int
 466 sysbeep(int pitch, int period)
 467 {
 468         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 469                 return(-1);
 470         if (sysbeep_enable == 0)
 471                 return(-1);
 472         /*
 473          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 474          */
 475         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 476         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 477         if (!beeping) {
 478                 /* enable counter2 output to speaker */
 479                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 480                 beeping = period;
 481                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 482         }
 483         return (0);
 484 }
 485
 486 /*
 487  * RTC support routines
 488  */
 489
 490 int
 491 rtcin(int reg)
 492 {
 493         u_char val;
 494
 495         crit_enter();
 496         outb(IO_RTC, reg);
 497         inb(0x84);
 498         val = inb(IO_RTC + 1);
 499         inb(0x84);
 500         crit_exit();
 501         return (val);
 502 }
 503
 504 static __inline void
 505 writertc(u_char reg, u_char val)
 506 {
 507         crit_enter();
 508         inb(0x84);
 509         outb(IO_RTC, reg);
 510         inb(0x84);
 511         outb(IO_RTC + 1, val);
 512         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 513         crit_exit();
 514 }
 515
 516 static __inline int
 517 readrtc(int port)
 518 {
 519         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 520 }
 521
 522 static u_int
 523 calibrate_clocks(void)
 524 {
 525         u_int64_t old_tsc;
 526         u_int tot_count;
 527         sysclock_t count, prev_count;
 528         int sec, start_sec, timeout;
 529
 530         if (bootverbose)
 531                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
 532         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 533                 goto fail;
 534         timeout = 100000000;
 535
 536         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 537         for (;;) {
 538                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 539                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 540                         break;
 541                 }
 542                 if (--timeout == 0)
 543                         goto fail;
 544         }
 545
 546         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 547         start_sec = sec;
 548         for (;;) {
 549                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 550                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 551                         if (sec != start_sec)
 552                                 break;
 553                 }
 554                 if (--timeout == 0)
 555                         goto fail;
 556         }
 557
 558         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 559         prev_count = sys_cputimer->count();
 560         tot_count = 0;
 561
 562         if (tsc_present)
 563                 old_tsc = rdtsc();
 564         else
 565                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 566
 567         /*
 568          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 569          * counter for each iteration since this is convenient and only
 570          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 571          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 572          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 573          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 574          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 575          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 576          */
 577         start_sec = sec;
 578         for (;;) {
 579                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 580                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 581                 count = sys_cputimer->count();
 582                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 583                 prev_count = count;
 584                 if (sec != start_sec)
 585                         break;
 586                 if (--timeout == 0)
 587                         goto fail;
 588         }
 589
 590         /*
 591          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 592          * similar to those for the i8254 clock.
 593          */
 594         if (tsc_present) {
 595                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 596         }
 597
 598         if (tsc_present)
 599                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", tsc_frequency);
 600         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 601         return (tot_count);
 602
 603 fail:
 604         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 605                 i8254_cputimer.freq);
 606         return (i8254_cputimer.freq);
 607 }
 608
 609 static void
 610 i8254_restore(void)
 611 {
 612         timer0_state = ACQUIRED;
 613
 614         clock_lock();
 615
 616         /*
 617          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 618          */
 619         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 620         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 621         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 622         clock_unlock();
 623
 624         if (!i8254_nointr) {
 625                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
 626                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
 627         }
 628
 629         /*
 630          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 631          * has not been selected.
 632          */
 633         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 634         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 635 }
 636
 637 static void
 638 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 639 {
 640         int which;
 641
 642         /*
 643          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 644          */
 645         which = 0;
 646         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 647         if (which != 1 && which != 2)
 648                 which = 2;
 649
 650         switch(which) {
 651         case 1:
 652                 timer->name = "i8254_timer1";
 653                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 654                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 655                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 656                 timer1_state = ACQUIRED;
 657                 break;
 658         case 2:
 659                 timer->name = "i8254_timer2";
 660                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 661                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 662                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 663                 timer2_state = ACQUIRED;
 664                 break;
 665         }
 666
 667         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 668
 669         clock_lock();
 670         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 671         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 672         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 673         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 674         clock_unlock();
 675 }
 676
 677 static void
 678 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 679 {
 680         switch(timer->type) {
 681         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 682             timer1_state = RELEASED;
 683             break;
 684         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 685             timer2_state = RELEASED;
 686             break;
 687         default:
 688             break;
 689         }
 690         timer->type = 0;
 691 }
 692
 693 static void
 694 rtc_restore(void)
 695 {
 696         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 697         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 698         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 699         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 700 }
 701
 702 /*
 703  * Restore all the timers.
 704  *
 705  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 706  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 707  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 708  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 709  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 710  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 711  */
 712 void
 713 timer_restore(void)
 714 {
 715         crit_enter();
 716         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 717         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 718         crit_exit();
 719 }
 720
 721 /*
 722  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 723  */
 724 void
 725 startrtclock(void)
 726 {
 727         u_int delta, freq;
 728
 729         /*
 730          * Can we use the TSC?
 731          */
 732         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 733                 tsc_present = 1;
 734         else
 735                 tsc_present = 0;
 736
 737         /*
 738          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 739          */
 740         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 741         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 742
 743         /*
 744          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 745          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 746          *
 747          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 748          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 749          * for our counting.
 750          */
 751         i8254_restore();
 752         freq = calibrate_clocks();
 753 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 754         if (bootverbose) {
 755                 kprintf(
 756                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 757                 while (cncheckc() == -1)
 758                         calibrate_clocks();
 759         }
 760 #endif
 761
 762         /*
 763          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 764          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 765          * frequency.
 766          */
 767         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 768                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 769         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 770 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 771                 if (bootverbose)
 772                         kprintf(
 773 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 774                 freq = i8254_cputimer.freq;
 775 #endif
 776                 /*
 777                  * NOTE:
 778                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
 779                  * before we change the cuptimer's frequency.
 780                  */
 781                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
 782                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 783         } else {
 784                 if (bootverbose)
 785                         kprintf(
 786                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 787                                freq, i8254_cputimer.freq);
 788                 tsc_frequency = 0;
 789         }
 790
 791 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 792         if (tsc_frequency != 0) {
 793                 if (bootverbose)
 794                         kprintf(
 795 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 796                 tsc_frequency = 0;
 797         }
 798 #endif
 799         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
 800                 /*
 801                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 802                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 803                  * to the i8254 clock.
 804                  */
 805                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 806
 807                 DELAY(1000000);
 808                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 809 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 810                 if (bootverbose) {
 811                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
 812                                 tsc_frequency);
 813                 }
 814 #endif
 815         }
 816
 817         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
 818 }
 819
 820 /*
 821  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
 822  * we have already loaded it and have not crashed.
 823  */
 824 static void
 825 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
 826 {
 827         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
 828                 resettodr();
 829         }
 830 }
 831
 832 /*
 833  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 834  * from a filesystem.
 835  */
 836 void
 837 inittodr(time_t base)
 838 {
 839         unsigned long   sec, days;
 840         int             year, month;
 841         int             y, m;
 842         struct timespec ts;
 843
 844         if (base) {
 845                 ts.tv_sec = base;
 846                 ts.tv_nsec = 0;
 847                 set_timeofday(&ts);
 848         }
 849
 850         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 851         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 852                 goto wrong_time;
 853
 854         /* wait for time update to complete */
 855         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 856         crit_enter();
 857         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 858                 crit_exit();
 859                 crit_enter();
 860         }
 861
 862         days = 0;
 863 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 864         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 865 #else
 866         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 867         if (year < 1970)
 868                 year += 100;
 869 #endif
 870         if (year < 1970) {
 871                 crit_exit();
 872                 goto wrong_time;
 873         }
 874         month = readrtc(RTC_MONTH);
 875         for (m = 1; m < month; m++)
 876                 days += daysinmonth[m-1];
 877         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 878                 days ++;
 879         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 880         for (y = 1970; y < year; y++)
 881                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 882         sec = ((( days * 24 +
 883                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 884                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 885                   readrtc(RTC_SEC));
 886         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 887            in the local time zone */
 888
 889         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 890
 891         y = time_second - sec;
 892         if (y <= -2 || y >= 2) {
 893                 /* badly off, adjust it */
 894                 ts.tv_sec = sec;
 895                 ts.tv_nsec = 0;
 896                 set_timeofday(&ts);
 897         }
 898         rtc_loaded = 1;
 899         crit_exit();
 900         return;
 901
 902 wrong_time:
 903         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
 904         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
 905 }
 906
 907 /*
 908  * Write system time back to RTC
 909  */
 910 void
 911 resettodr(void)
 912 {
 913         struct timeval tv;
 914         unsigned long tm;
 915         int m;
 916         int y;
 917
 918         if (disable_rtc_set)
 919                 return;
 920
 921         microtime(&tv);
 922         tm = tv.tv_sec;
 923
 924         crit_enter();
 925         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 926         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 927
 928         /* Calculate local time to put in RTC */
 929
 930         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 931
 932         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 933         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 934         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 935
 936         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 937         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 938         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 939              tm >= m;
 940              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 941              tm -= m;
 942
 943         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 944         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 945 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 946         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 947 #endif
 948         for (m = 0; ; m++) {
 949                 int ml;
 950
 951                 ml = daysinmonth[m];
 952                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 953                         ml++;
 954                 if (tm < ml)
 955                         break;
 956                 tm -= ml;
 957         }
 958
 959         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 960         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 961
 962         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 963         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 964         crit_exit();
 965 }
 966
 967 static int
 968 i8254_ioapic_trial(int irq, struct cputimer_intr *cti)
 969 {
 970         sysclock_t base;
 971         long lastcnt;
 972
 973         /*
 974          * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
 975          * so make sure it is.
 976          */
 977         KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
 978         KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
 979
 980         lastcnt = get_interrupt_counter(irq, mycpuid);
 981
 982         /*
 983          * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
 984          * it to happen, then see if we got it.
 985          */
 986         kprintf("IOAPIC: testing 8254 interrupt delivery\n");
 987
 988         i8254_intr_reload(cti, 2);
 989         base = sys_cputimer->count();
 990         while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
 991                 ; /* nothing */
 992
 993         if (get_interrupt_counter(irq, mycpuid) - lastcnt == 0)
 994                 return ENOENT;
 995         return 0;
 996 }
 997
 998 /*
 999  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1000  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1001  * interrupts.
1002  */
1003 static void
1004 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1005 {
1006         void *clkdesc = NULL;
1007         int irq = 0, mixed_mode = 0, error;
1008
1009         KKASSERT(mycpuid == 0);
1010         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1011
1012         if (!selected && i8254_intr_disable)
1013                 goto nointr;
1014
1015         /*
1016          * The stat interrupt mask is different without the
1017          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1018          * flag which would normally cause the RTC to generate
1019          * interrupts.
1020          */
1021         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1022
1023         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
1024         if (ioapic_enable) {
1025                 irq = machintr_legacy_intr_find(0, INTR_TRIGGER_EDGE,
1026                         INTR_POLARITY_HIGH);
1027                 if (irq < 0) {
1028 mixed_mode_setup:
1029                         error = ioapic_conf_legacy_extint(0);
1030                         if (!error) {
1031                                 irq = machintr_legacy_intr_find(0,
1032                                     INTR_TRIGGER_EDGE, INTR_POLARITY_HIGH);
1033                                 if (irq < 0)
1034                                         error = ENOENT;
1035                         }
1036
1037                         if (error) {
1038                                 if (!selected) {
1039                                         kprintf("IOAPIC: setup mixed mode for "
1040                                                 "irq 0 failed: %d\n", error);
1041                                         goto nointr;
1042                                 } else {
1043                                         panic("IOAPIC: setup mixed mode for "
1044                                               "irq 0 failed: %d\n", error);
1045                                 }
1046                         }
1047                         mixed_mode = 1;
1048                 }
1049                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1050                                        NULL,
1051                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1052                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1053                                        INTR_NOENTROPY, 0);
1054         } else {
1055                 register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1056                              INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1057                              INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1058                              INTR_NOENTROPY, 0);
1059         }
1060
1061         /* Initialize RTC. */
1062         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1063         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1064
1065         if (ioapic_enable) {
1066                 error = i8254_ioapic_trial(irq, cti);
1067                 if (error) {
1068                         if (mixed_mode) {
1069                                 if (!selected) {
1070                                         kprintf("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1071                                                 "trial failed: %d\n",
1072                                                 irq, error);
1073                                         goto nointr;
1074                                 } else {
1075                                         panic("IOAPIC: mixed mode for irq %d "
1076                                               "trial failed: %d\n", irq, error);
1077                                 }
1078                         } else {
1079                                 kprintf("IOAPIC: warning 8254 is not connected "
1080                                         "to the correct pin, try mixed mode\n");
1081                                 unregister_int(clkdesc, 0);
1082                                 goto mixed_mode_setup;
1083                         }
1084                 }
1085         }
1086         return;
1087
1088 nointr:
1089         i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1090         cputimer_intr_deregister(cti);
1091 }
1092
1093 void
1094 setstatclockrate(int newhz)
1095 {
1096         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1097                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1098         else
1099                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1100         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1101 }
1102
1103 #if 0
1104 static unsigned
1105 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1106 {
1107         return (rdtsc());
1108 }
1109 #endif
1110
1111 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1112 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1113 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1114 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1115         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1116 void
1117 _TSTMP(u_int32_t x)
1118 {
1119         static int i;
1120
1121         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1122         tsc[i+1] = x;
1123         i = i + 2;
1124         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1125                 i = 0;
1126         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1127 }
1128 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1129
1130 /*
1131  *
1132  */
1133
1134 static int
1135 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1136 {
1137     sysclock_t count;
1138     __uint64_t tscval;
1139     char buf[32];
1140
1141     crit_enter();
1142     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1143         count = sys_cputimer->count();
1144     else
1145         count = 0;
1146     if (tsc_present)
1147         tscval = rdtsc();
1148     else
1149         tscval = 0;
1150     crit_exit();
1151     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1152     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1153 }
1154
1155 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1156 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1157             "frequency");
1158 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1159             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1160
1161 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1162             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1163 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1164             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1165