sys/platform/pc64/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   7  * William Jolitz and Don Ahn.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  18  *    must display the following acknowledgement:
  19  *      This product includes software developed by the University of
  20  *      California, Berkeley and its contributors.
  21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  23  *    without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  38  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
  39  */
  40
  41 /*
  42  * Routines to handle clock hardware.
  43  */
  44
  45 /*
  46  * inittodr, settodr and support routines written
  47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  48  *
  49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  50  */
  51
  52 #if 0
  53 #include "use_apm.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55 #endif
  56
  57 #include <sys/param.h>
  58 #include <sys/systm.h>
  59 #include <sys/eventhandler.h>
  60 #include <sys/time.h>
  61 #include <sys/kernel.h>
  62 #include <sys/bus.h>
  63 #ifndef SMP
  64 #include <sys/lock.h>
  65 #endif
  66 #include <sys/sysctl.h>
  67 #include <sys/cons.h>
  68 #include <sys/systimer.h>
  69 #include <sys/globaldata.h>
  70 #include <sys/thread2.h>
  71 #include <sys/systimer.h>
  72 #include <sys/machintr.h>
  73
  74 #include <machine/clock.h>
  75 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  76 #endif
  77 #include <machine/cputypes.h>
  78 #include <machine/frame.h>
  79 #include <machine/ipl.h>
  80 #include <machine/limits.h>
  81 #include <machine/md_var.h>
  82 #include <machine/psl.h>
  83 #include <machine/segments.h>
  84 #include <machine/smp.h>
  85 #include <machine/specialreg.h>
  86
  87 #include <machine_base/icu/icu.h>
  88 #include <bus/isa/isa.h>
  89 #include <bus/isa/rtc.h>
  90 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
  91
  92 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
  93
  94 #ifdef SMP /* APIC-IO */
  95 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
  96 int apic_8254_intr;
  97 static void setup_8254_mixed_mode (void);
  98 #endif
  99 static void i8254_restore(void);
 100 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
 101
 102 /*
 103  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 104  * can use a simple formula for leap years.
 105  */
 106 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 107 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 108
 109 #ifndef TIMER_FREQ
 110 #define TIMER_FREQ   1193182
 111 #endif
 112
 113 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 114 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 115
 116 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 117 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 118 int     tsc_present;
 119 int64_t tsc_frequency;
 120 int     tsc_is_broken;
 121 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 122 int     timer0_running;
 123 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 124 enum tstate timer0_state;
 125 enum tstate timer1_state;
 126 enum tstate timer2_state;
 127
 128 static  int     beeping = 0;
 129 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 130 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 131 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 132 static  int     rtc_loaded;
 133
 134 static int i8254_cputimer_div;
 135
 136 static int i8254_nointr;
 137 static int i8254_intr_disable = 0;
 138 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
 139
 140 static struct callout sysbeepstop_ch;
 141
 142 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 143 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 144 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 145
 146 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 147     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 148     "i8254",
 149     CPUTIMER_PRI_8254,
 150     0,
 151     i8254_cputimer_count,
 152     cputimer_default_fromhz,
 153     cputimer_default_fromus,
 154     i8254_cputimer_construct,
 155     i8254_cputimer_destruct,
 156     TIMER_FREQ,
 157     0, 0, 0
 158 };
 159
 160 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
 161 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
 162 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
 163
 164 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
 165     .freq = TIMER_FREQ,
 166     .reload = i8254_intr_reload,
 167     .enable = cputimer_intr_default_enable,
 168     .config = i8254_intr_config,
 169     .restart = cputimer_intr_default_restart,
 170     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
 171     .initclock = i8254_intr_initclock,
 172     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 173     .name = "i8254",
 174     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
 175     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
 176     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
 177 };
 178
 179 /*
 180  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 181  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 182  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 183  * pending.
 184  *
 185  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
 186  */
 187 static void
 188 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
 189 {
 190         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
 191         struct globaldata *gd = mycpu;
 192 #ifdef SMP
 193         struct globaldata *gscan;
 194         int n;
 195 #endif
 196
 197         /*
 198          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 199          */
 200         timer0_running = 0;
 201
 202         /*
 203          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 204          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 205          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
 206          */
 207         sysclock_count = sys_cputimer->count();
 208 #ifdef SMP
 209         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 210             gscan = globaldata_find(n);
 211             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 212                 continue;
 213             if (gscan != gd) {
 214                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr,
 215                                 &sysclock_count, 0);
 216             } else {
 217                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 218             }
 219         }
 220 #else
 221         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
 222             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 223 #endif
 224 }
 225
 226
 227 /*
 228  * NOTE! not MP safe.
 229  */
 230 int
 231 acquire_timer2(int mode)
 232 {
 233         if (timer2_state != RELEASED)
 234                 return (-1);
 235         timer2_state = ACQUIRED;
 236
 237         /*
 238          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 239          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 240          * knew the rate.
 241          */
 242         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 243         return (0);
 244 }
 245
 246 int
 247 release_timer2(void)
 248 {
 249         if (timer2_state != ACQUIRED)
 250                 return (-1);
 251         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 252         timer2_state = RELEASED;
 253         return (0);
 254 }
 255
 256 #include "opt_ddb.h"
 257 #ifdef DDB
 258 #include <ddb/ddb.h>
 259
 260 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 261 {
 262         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 263                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 264                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 265                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 266 }
 267 #endif /* DDB */
 268
 269 /*
 270  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 271  */
 272 static
 273 sysclock_t
 274 i8254_cputimer_count(void)
 275 {
 276         static __uint16_t cputimer_last;
 277         __uint16_t count;
 278         sysclock_t ret;
 279
 280         clock_lock();
 281         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 282         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 283         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 284         count = -count;                                 /* -> countup */
 285         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 286                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 287         ret = i8254_cputimer.base | count;
 288         cputimer_last = count;
 289         clock_unlock();
 290         return(ret);
 291 }
 292
 293 /*
 294  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 295  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 296  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 297  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 298  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 299  */
 300 static void
 301 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
 302 {
 303     int freq;
 304     int div;
 305
 306     /*
 307      * Will a simple divide do the trick?
 308      */
 309     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
 310     freq = cti->freq * div;
 311
 312     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 313         i8254_cputimer_div = div;
 314     else
 315         i8254_cputimer_div = 0;
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 320  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 321  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 322  *
 323  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 324  */
 325 static void
 326 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
 327 {
 328     __uint16_t count;
 329
 330     if (i8254_cputimer_div)
 331         reload /= i8254_cputimer_div;
 332     else
 333         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
 334
 335     if ((int)reload < 2)
 336         reload = 2;
 337
 338     clock_lock();
 339     if (timer0_running) {
 340         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 341         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 342         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 343         if (reload < count) {
 344             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 345             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 346             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 347         }
 348     } else {
 349         timer0_running = 1;
 350         if (reload > 0xFFFF)
 351             reload = 0;         /* full count */
 352         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 353         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 354         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 355     }
 356     clock_unlock();
 357 }
 358
 359 /*
 360  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
 361  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
 362  *                     but do a thread switch in the loop
 363  *
 364  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 365  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 366  */
 367 static void
 368 DODELAY(int n, int doswitch)
 369 {
 370         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 371
 372 #ifdef DELAYDEBUG
 373         int getit_calls = 1;
 374         int n1;
 375         static int state = 0;
 376
 377         if (state == 0) {
 378                 state = 1;
 379                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 380                         DELAY(n1);
 381                 state = 2;
 382         }
 383         if (state == 1)
 384                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
 385 #endif
 386         /*
 387          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 388          * early for console i/o.
 389          */
 390         if (timer0_state == RELEASED)
 391                 i8254_restore();
 392
 393         /*
 394          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 395          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 396          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 397          * number of microseconds.
 398          */
 399         prev_tick = sys_cputimer->count();
 400         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 401                      1000000;
 402
 403         /*
 404          * Loop until done.
 405          */
 406         while (ticks_left > 0) {
 407                 tick = sys_cputimer->count();
 408 #ifdef DELAYDEBUG
 409                 ++getit_calls;
 410 #endif
 411                 delta = tick - prev_tick;
 412                 prev_tick = tick;
 413                 if (delta < 0)
 414                         delta = 0;
 415                 ticks_left -= delta;
 416                 if (doswitch && ticks_left > 0)
 417                         lwkt_switch();
 418                 cpu_pause();
 419         }
 420 #ifdef DELAYDEBUG
 421         if (state == 1)
 422                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 423                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 424 #endif
 425 }
 426
 427 /*
 428  * DELAY() never switches.
 429  */
 430 void
 431 DELAY(int n)
 432 {
 433         DODELAY(n, 0);
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Returns non-zero if the specified time period has elapsed.  Call
 438  * first with last_clock set to 0.
 439  */
 440 int
 441 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
 442 {
 443         sysclock_t delta;
 444         int us;
 445
 446         if (tdd->started == 0) {
 447                 if (timer0_state == RELEASED)
 448                         i8254_restore();
 449                 tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
 450                 tdd->started = 1;
 451                 return(0);
 452         }
 453         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
 454         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
 455              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
 456         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
 457                            1000000;
 458         tdd->us -= us;
 459         return (tdd->us < 0);
 460 }
 461
 462
 463 /*
 464  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
 465  * from a hard interrupt.
 466  */
 467 void
 468 DRIVERSLEEP(int usec)
 469 {
 470         globaldata_t gd = mycpu;
 471
 472         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks_wr) {
 473                 DODELAY(usec, 0);
 474         } else {
 475                 DODELAY(usec, 1);
 476         }
 477 }
 478
 479 static void
 480 sysbeepstop(void *chan)
 481 {
 482         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 483         beeping = 0;
 484         release_timer2();
 485 }
 486
 487 int
 488 sysbeep(int pitch, int period)
 489 {
 490         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 491                 return(-1);
 492         if (sysbeep_enable == 0)
 493                 return(-1);
 494         /*
 495          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 496          */
 497         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 498         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 499         if (!beeping) {
 500                 /* enable counter2 output to speaker */
 501                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 502                 beeping = period;
 503                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 504         }
 505         return (0);
 506 }
 507
 508 /*
 509  * RTC support routines
 510  */
 511
 512 int
 513 rtcin(int reg)
 514 {
 515         u_char val;
 516
 517         crit_enter();
 518         outb(IO_RTC, reg);
 519         inb(0x84);
 520         val = inb(IO_RTC + 1);
 521         inb(0x84);
 522         crit_exit();
 523         return (val);
 524 }
 525
 526 static __inline void
 527 writertc(u_char reg, u_char val)
 528 {
 529         crit_enter();
 530         inb(0x84);
 531         outb(IO_RTC, reg);
 532         inb(0x84);
 533         outb(IO_RTC + 1, val);
 534         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 535         crit_exit();
 536 }
 537
 538 static __inline int
 539 readrtc(int port)
 540 {
 541         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 542 }
 543
 544 static u_int
 545 calibrate_clocks(void)
 546 {
 547         u_int64_t old_tsc;
 548         u_int count, prev_count, tot_count;
 549         int sec, start_sec, timeout;
 550
 551         if (bootverbose)
 552                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
 553         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 554                 goto fail;
 555         timeout = 100000000;
 556
 557         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 558         for (;;) {
 559                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 560                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 561                         break;
 562                 }
 563                 if (--timeout == 0)
 564                         goto fail;
 565         }
 566
 567         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 568         start_sec = sec;
 569         for (;;) {
 570                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 571                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 572                         if (sec != start_sec)
 573                                 break;
 574                 }
 575                 if (--timeout == 0)
 576                         goto fail;
 577         }
 578
 579         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 580         prev_count = sys_cputimer->count();
 581         tot_count = 0;
 582
 583         if (tsc_present)
 584                 old_tsc = rdtsc();
 585         else
 586                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 587
 588         /*
 589          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 590          * counter for each iteration since this is convenient and only
 591          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 592          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 593          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 594          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 595          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 596          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 597          */
 598         start_sec = sec;
 599         for (;;) {
 600                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 601                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 602                 count = sys_cputimer->count();
 603                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 604                 prev_count = count;
 605                 if (sec != start_sec)
 606                         break;
 607                 if (--timeout == 0)
 608                         goto fail;
 609         }
 610
 611         /*
 612          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 613          * similar to those for the i8254 clock.
 614          */
 615         if (tsc_present) {
 616                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 617         }
 618
 619         if (tsc_present)
 620                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", (long long)tsc_frequency);
 621         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 622         return (tot_count);
 623
 624 fail:
 625         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 626                 i8254_cputimer.freq);
 627         return (i8254_cputimer.freq);
 628 }
 629
 630 static void
 631 i8254_restore(void)
 632 {
 633         timer0_state = ACQUIRED;
 634
 635         clock_lock();
 636
 637         /*
 638          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 639          */
 640         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 641         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 642         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 643         clock_unlock();
 644
 645         if (!i8254_nointr) {
 646                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
 647                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
 648         }
 649
 650         /*
 651          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 652          * has not been selected.
 653          */
 654         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 655         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 656 }
 657
 658 static void
 659 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 660 {
 661         int which;
 662
 663         /*
 664          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 665          */
 666         which = 0;
 667         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 668         if (which != 1 && which != 2)
 669                 which = 2;
 670
 671         switch(which) {
 672         case 1:
 673                 timer->name = "i8254_timer1";
 674                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 675                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 676                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 677                 timer1_state = ACQUIRED;
 678                 break;
 679         case 2:
 680                 timer->name = "i8254_timer2";
 681                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 682                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 683                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 684                 timer2_state = ACQUIRED;
 685                 break;
 686         }
 687
 688         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 689
 690         clock_lock();
 691         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 692         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 693         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 694         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 695         clock_unlock();
 696 }
 697
 698 static void
 699 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 700 {
 701         switch(timer->type) {
 702         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 703             timer1_state = RELEASED;
 704             break;
 705         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 706             timer2_state = RELEASED;
 707             break;
 708         default:
 709             break;
 710         }
 711         timer->type = 0;
 712 }
 713
 714 static void
 715 rtc_restore(void)
 716 {
 717         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 718         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 719         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 720         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 721 }
 722
 723 /*
 724  * Restore all the timers.
 725  *
 726  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 727  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 728  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 729  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 730  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 731  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 732  */
 733 void
 734 timer_restore(void)
 735 {
 736         crit_enter();
 737         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 738         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 739         crit_exit();
 740 }
 741
 742 /*
 743  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 744  */
 745 void
 746 startrtclock(void)
 747 {
 748         u_int delta, freq;
 749
 750         /*
 751          * Can we use the TSC?
 752          */
 753         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 754                 tsc_present = 1;
 755         else
 756                 tsc_present = 0;
 757
 758         /*
 759          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 760          */
 761         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 762         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 763
 764         /*
 765          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 766          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 767          *
 768          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 769          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 770          * for our counting.
 771          */
 772         i8254_restore();
 773         freq = calibrate_clocks();
 774 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 775         if (bootverbose) {
 776                 kprintf(
 777                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 778                 while (cncheckc() == -1)
 779                         calibrate_clocks();
 780         }
 781 #endif
 782
 783         /*
 784          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 785          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 786          * frequency.
 787          */
 788         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 789                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 790         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 791 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 792                 if (bootverbose)
 793                         kprintf(
 794 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 795                 freq = i8254_cputimer.freq;
 796 #endif
 797                 /*
 798                  * NOTE:
 799                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
 800                  * before we change the cuptimer's frequency.
 801                  */
 802                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
 803                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 804         } else {
 805                 if (bootverbose)
 806                         kprintf(
 807                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 808                                freq, i8254_cputimer.freq);
 809                 tsc_frequency = 0;
 810         }
 811
 812 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 813         if (tsc_frequency != 0) {
 814                 if (bootverbose)
 815                         kprintf(
 816 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 817                 tsc_frequency = 0;
 818         }
 819 #endif
 820         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
 821                 /*
 822                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 823                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 824                  * to the i8254 clock.
 825                  */
 826                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 827
 828                 DELAY(1000000);
 829                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 830 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 831                 if (bootverbose) {
 832                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
 833                                 tsc_frequency);
 834                 }
 835 #endif
 836         }
 837
 838         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
 839
 840 #if !defined(SMP)
 841         /*
 842          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 843          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 844          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 845          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 846          */
 847
 848 #if NAPM > 0
 849         /*
 850          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 851          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 852          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 853          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 854          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 855          * but we need to have some kind of time...
 856          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 857          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 858          */
 859         return;
 860 #endif /* NAPM > 0 */
 861
 862 #endif /* !defined(SMP) */
 863 }
 864
 865 /*
 866  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
 867  * we have already loaded it and have not crashed.
 868  */
 869 static void
 870 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
 871 {
 872         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
 873                 resettodr();
 874         }
 875 }
 876
 877 /*
 878  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 879  * from a filesystem.
 880  */
 881 void
 882 inittodr(time_t base)
 883 {
 884         unsigned long   sec, days;
 885         int             year, month;
 886         int             y, m;
 887         struct timespec ts;
 888
 889         if (base) {
 890                 ts.tv_sec = base;
 891                 ts.tv_nsec = 0;
 892                 set_timeofday(&ts);
 893         }
 894
 895         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 896         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 897                 goto wrong_time;
 898
 899         /* wait for time update to complete */
 900         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 901         crit_enter();
 902         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 903                 crit_exit();
 904                 crit_enter();
 905         }
 906
 907         days = 0;
 908 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 909         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 910 #else
 911         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 912         if (year < 1970)
 913                 year += 100;
 914 #endif
 915         if (year < 1970) {
 916                 crit_exit();
 917                 goto wrong_time;
 918         }
 919         month = readrtc(RTC_MONTH);
 920         for (m = 1; m < month; m++)
 921                 days += daysinmonth[m-1];
 922         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 923                 days ++;
 924         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 925         for (y = 1970; y < year; y++)
 926                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 927         sec = ((( days * 24 +
 928                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 929                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 930                   readrtc(RTC_SEC));
 931         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 932            in the local time zone */
 933
 934         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 935
 936         y = time_second - sec;
 937         if (y <= -2 || y >= 2) {
 938                 /* badly off, adjust it */
 939                 ts.tv_sec = sec;
 940                 ts.tv_nsec = 0;
 941                 set_timeofday(&ts);
 942         }
 943         rtc_loaded = 1;
 944         crit_exit();
 945         return;
 946
 947 wrong_time:
 948         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
 949         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
 950 }
 951
 952 /*
 953  * Write system time back to RTC
 954  */
 955 void
 956 resettodr(void)
 957 {
 958         struct timeval tv;
 959         unsigned long tm;
 960         int m;
 961         int y;
 962
 963         if (disable_rtc_set)
 964                 return;
 965
 966         microtime(&tv);
 967         tm = tv.tv_sec;
 968
 969         crit_enter();
 970         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 971         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 972
 973         /* Calculate local time to put in RTC */
 974
 975         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 976
 977         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 978         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 979         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 980
 981         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 982         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 983         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 984              tm >= m;
 985              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 986              tm -= m;
 987
 988         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 989         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 990 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 991         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 992 #endif
 993         for (m = 0; ; m++) {
 994                 int ml;
 995
 996                 ml = daysinmonth[m];
 997                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 998                         ml++;
 999                 if (tm < ml)
1000                         break;
1001                 tm -= ml;
1002         }
1003
1004         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
1005         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
1006
1007         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
1008         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1009         crit_exit();
1010 }
1011
1012
1013 /*
1014  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1015  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1016  * interrupts.
1017  */
1018 static void
1019 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1020 {
1021 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1022         int apic_8254_trial = 0;
1023         void *clkdesc = NULL;
1024 #endif
1025
1026         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1027
1028         if (!selected && i8254_intr_disable) {
1029                 i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1030                 cputimer_intr_deregister(cti);
1031                 return;
1032         }
1033
1034         /*
1035          * The stat interrupt mask is different without the
1036          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1037          * flag which would normally cause the RTC to generate
1038          * interrupts.
1039          */
1040         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1041
1042         /* Finish initializing 8254 timer 0. */
1043 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1044 if (apic_io_enable) {
1045         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
1046         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
1047                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
1048                         apic_8254_trial = 1;
1049         } else {
1050                 /* look for ExtInt on pin 0 */
1051                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
1052                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1053                         setup_8254_mixed_mode();
1054                 } else
1055                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
1056         }
1057
1058         clkdesc = register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
1059                                NULL,
1060                                INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1061                                INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1062                                INTR_NOENTROPY);
1063         machintr_intren(apic_8254_intr);
1064 } else {
1065 #endif
1066         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1067                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1068                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1069                      INTR_NOENTROPY);
1070         machintr_intren(ICU_IRQ0);
1071 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1072 }
1073 #endif
1074
1075         /* Initialize RTC. */
1076         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1077         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1078
1079 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1080 if (apic_io_enable) {
1081         if (apic_8254_trial) {
1082                 sysclock_t base;
1083                 long lastcnt;
1084
1085                 /*
1086                  * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1087                  * so make sure it is.
1088                  */
1089                 KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1090                 KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1091
1092                 lastcnt = get_interrupt_counter(apic_8254_intr);
1093
1094                 /*
1095                  * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1096                  * it to happen, then see if we got it.
1097                  */
1098                 kprintf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1099                 i8254_intr_reload(cti, 2);
1100                 base = sys_cputimer->count();
1101                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1102                         ;       /* nothing */
1103                 if (get_interrupt_counter(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1104                         /*
1105                          * The MP table is broken.
1106                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1107                          * on the IO APIC.
1108                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1109                          */
1110                         machintr_intrdis(apic_8254_intr);
1111                         unregister_int(clkdesc);
1112                         kprintf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1113                                "8254 is not connected to "
1114                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1115                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1116                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1117                         /*
1118                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1119                          * configure a fallback interrupt routing from
1120                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1121                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1122                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1123                          */
1124                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1125                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1126                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1127                         }
1128                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1129                         setup_8254_mixed_mode();
1130                         register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
1131                                      NULL,
1132                                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1133                                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1134                                      INTR_NOENTROPY);
1135                         machintr_intren(apic_8254_intr);
1136                 }
1137         }
1138         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1139             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1140             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1141                 kprintf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1142                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1143                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1144         } else {
1145                 kprintf("APIC_IO: "
1146                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1147         }
1148 }
1149 #endif
1150 }
1151
1152 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1153
1154 static void
1155 setup_8254_mixed_mode(void)
1156 {
1157         /*
1158          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1159          *  re-initialize master 8259:
1160          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1161          */
1162         outb(IO_ICU1, 0x13);
1163         outb(IO_ICU1 + 1, IDT_OFFSET);  /* start vector (unused) */
1164         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1165         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1166         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1167
1168         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1169         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1170                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1171 }
1172 #endif
1173
1174 void
1175 setstatclockrate(int newhz)
1176 {
1177         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1178                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1179         else
1180                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1181         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1182 }
1183
1184 #if 0
1185 static unsigned
1186 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1187 {
1188         return (rdtsc());
1189 }
1190 #endif
1191
1192 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1193 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1194 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1195 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1196         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1197 void
1198 _TSTMP(u_int32_t x)
1199 {
1200         static int i;
1201
1202         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1203         tsc[i+1] = x;
1204         i = i + 2;
1205         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1206                 i = 0;
1207         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1208 }
1209 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1210
1211 /*
1212  *
1213  */
1214
1215 static int
1216 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1217 {
1218     sysclock_t count;
1219     __uint64_t tscval;
1220     char buf[32];
1221
1222     crit_enter();
1223     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1224         count = sys_cputimer->count();
1225     else
1226         count = 0;
1227     if (tsc_present)
1228         tscval = rdtsc();
1229     else
1230         tscval = 0;
1231     crit_exit();
1232     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1233     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1234 }
1235
1236 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1237 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1238             "frequency");
1239 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1240             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1241
1242 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1243             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1244 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1245             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1246