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  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/isa/clock.c,v 1.44 2005/12/06 23:37:51 dillon 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 #include "use_apm.h"
  53 #include "opt_clock.h"
  54
  55 #include <sys/param.h>
  56 #include <sys/systm.h>
  57 #include <sys/eventhandler.h>
  58 #include <sys/time.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/bus.h>
  61 #ifndef SMP
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #endif
  64 #include <sys/sysctl.h>
  65 #include <sys/cons.h>
  66 #include <sys/systimer.h>
  67 #include <sys/globaldata.h>
  68 #include <sys/thread2.h>
  69 #include <sys/systimer.h>
  70 #include <sys/machintr.h>
  71
  72 #include <machine/clock.h>
  73 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  74 #endif
  75 #include <machine/cputypes.h>
  76 #include <machine/frame.h>
  77 #include <machine/ipl.h>
  78 #include <machine/limits.h>
  79 #include <machine/md_var.h>
  80 #include <machine/psl.h>
  81 #include <machine/segments.h>
  82 #include <machine/smp.h>
  83 #include <machine/specialreg.h>
  84
  85 #include <i386/icu/icu.h>
  86 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  87 #include <bus/isa/rtc.h>
  88 #include <i386/isa/timerreg.h>
  89
  90 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  91
  92 #ifdef APIC_IO
  93 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
  94 int apic_8254_intr;
  95 static void setup_8254_mixed_mode (void);
  96 #endif
  97 static void i8254_restore(void);
  98 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
  99
 100 /*
 101  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 102  * can use a simple formula for leap years.
 103  */
 104 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 105 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 106
 107 #ifndef TIMER_FREQ
 108 #define TIMER_FREQ   1193182
 109 #endif
 110
 111 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 112 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 113
 114 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 115 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 116 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 117 u_int   tsc_freq;               /* XXX obsolete, convert users */
 118 int64_t tsc_frequency;
 119 int     tsc_is_broken;
 120 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 121 int     timer0_running;
 122 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 123 enum tstate timer0_state;
 124 enum tstate timer1_state;
 125 enum tstate timer2_state;
 126
 127 static  int     beeping = 0;
 128 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 129 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 130 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 131 static  u_int   tsc_present;
 132 static  int     rtc_loaded;
 133
 134 static int i8254_cputimer_div;
 135
 136 static struct callout sysbeepstop_ch;
 137
 138 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 139 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 140 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 141
 142 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 143     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 144     "i8254",
 145     CPUTIMER_PRI_8254,
 146     0,
 147     i8254_cputimer_count,
 148     cputimer_default_fromhz,
 149     cputimer_default_fromus,
 150     i8254_cputimer_construct,
 151     i8254_cputimer_destruct,
 152     TIMER_FREQ,
 153     0, 0, 0
 154 };
 155
 156 /*
 157  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 158  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 159  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 160  * pending.
 161  *
 162  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
 163  */
 164 static void
 165 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
 166 {
 167         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
 168         struct globaldata *gd = mycpu;
 169 #ifdef SMP
 170         struct globaldata *gscan;
 171         int n;
 172 #endif
 173
 174         /*
 175          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 176          */
 177         timer0_running = 0;
 178
 179         /*
 180          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 181          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 182          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
 183          */
 184         sysclock_count = sys_cputimer->count();
 185 #ifdef SMP
 186         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 187             gscan = globaldata_find(n);
 188             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 189                 continue;
 190             if (gscan != gd) {
 191                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr,
 192                                 &sysclock_count, 0);
 193             } else {
 194                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 195             }
 196         }
 197 #else
 198         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
 199             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 200 #endif
 201 }
 202
 203
 204 /*
 205  * NOTE! not MP safe.
 206  */
 207 int
 208 acquire_timer2(int mode)
 209 {
 210         if (timer2_state != RELEASED)
 211                 return (-1);
 212         timer2_state = ACQUIRED;
 213
 214         /*
 215          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 216          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 217          * knew the rate.
 218          */
 219         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 220         return (0);
 221 }
 222
 223 int
 224 release_timer2()
 225 {
 226         if (timer2_state != ACQUIRED)
 227                 return (-1);
 228         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 229         timer2_state = RELEASED;
 230         return (0);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 235  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 236  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 237  *
 238  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 239  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 240  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 241  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 242  *
 243  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 244  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 245  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 246  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 247  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 248  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 249  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 250  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 251  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 252  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 253  */
 254 static void
 255 rtcintr(void *dummy, void *frame)
 256 {
 257         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 258                 ;
 259                 /* statclock(frame); no longer used */
 260 }
 261
 262 #include "opt_ddb.h"
 263 #ifdef DDB
 264 #include <ddb/ddb.h>
 265
 266 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 267 {
 268         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 269                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 270                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 271                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 272 }
 273 #endif /* DDB */
 274
 275 /*
 276  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 277  */
 278 static
 279 sysclock_t
 280 i8254_cputimer_count(void)
 281 {
 282         static __uint16_t cputimer_last;
 283         __uint16_t count;
 284         sysclock_t ret;
 285
 286         clock_lock();
 287         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 288         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 289         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 290         count = -count;                                 /* -> countup */
 291         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 292                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 293         ret = i8254_cputimer.base | count;
 294         cputimer_last = count;
 295         clock_unlock();
 296         return(ret);
 297 }
 298
 299 /*
 300  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 301  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 302  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 303  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 304  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 305  */
 306 void
 307 cputimer_intr_config(struct cputimer *timer)
 308 {
 309     int freq;
 310     int div;
 311
 312     /*
 313      * Will a simple divide do the trick?
 314      */
 315     div = (timer->freq + (i8254_cputimer.freq / 2)) / i8254_cputimer.freq;
 316     freq = i8254_cputimer.freq * div;
 317
 318     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 319         i8254_cputimer_div = div;
 320     else
 321         i8254_cputimer_div = 0;
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 326  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 327  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 328  *
 329  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 330  */
 331 void
 332 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 333 {
 334     __uint16_t count;
 335
 336     if (i8254_cputimer_div)
 337         reload /= i8254_cputimer_div;
 338     else
 339         reload = (int64_t)reload * i8254_cputimer.freq / sys_cputimer->freq;
 340
 341     if ((int)reload < 2)
 342         reload = 2;
 343
 344     clock_lock();
 345     if (timer0_running) {
 346         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 347         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 348         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 349         if (reload < count) {
 350             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 351             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 352             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 353         }
 354     } else {
 355         timer0_running = 1;
 356         if (reload > 0xFFFF)
 357             reload = 0;         /* full count */
 358         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 359         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 360         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 361     }
 362     clock_unlock();
 363 }
 364
 365 /*
 366  * Wait "n" microseconds.
 367  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 368  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 369  */
 370 void
 371 DELAY(int n)
 372 {
 373         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 374
 375 #ifdef DELAYDEBUG
 376         int getit_calls = 1;
 377         int n1;
 378         static int state = 0;
 379
 380         if (state == 0) {
 381                 state = 1;
 382                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 383                         DELAY(n1);
 384                 state = 2;
 385         }
 386         if (state == 1)
 387                 printf("DELAY(%d)...", n);
 388 #endif
 389         /*
 390          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 391          * early for console i/o.
 392          */
 393         if (timer0_state == RELEASED)
 394                 i8254_restore();
 395
 396         /*
 397          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 398          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 399          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 400          * number of microseconds.
 401          */
 402         prev_tick = sys_cputimer->count();
 403         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 404                      1000000;
 405
 406         /*
 407          * Loop until done.
 408          */
 409         while (ticks_left > 0) {
 410                 tick = sys_cputimer->count();
 411 #ifdef DELAYDEBUG
 412                 ++getit_calls;
 413 #endif
 414                 delta = tick - prev_tick;
 415                 prev_tick = tick;
 416                 if (delta < 0)
 417                         delta = 0;
 418                 ticks_left -= delta;
 419         }
 420 #ifdef DELAYDEBUG
 421         if (state == 1)
 422                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 423                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 424 #endif
 425 }
 426
 427 static void
 428 sysbeepstop(void *chan)
 429 {
 430         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 431         beeping = 0;
 432         release_timer2();
 433 }
 434
 435 int
 436 sysbeep(int pitch, int period)
 437 {
 438         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 439                 return(-1);
 440         /*
 441          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 442          */
 443         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 444         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 445         if (!beeping) {
 446                 /* enable counter2 output to speaker */
 447                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 448                 beeping = period;
 449                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 450         }
 451         return (0);
 452 }
 453
 454 /*
 455  * RTC support routines
 456  */
 457
 458 int
 459 rtcin(reg)
 460         int reg;
 461 {
 462         u_char val;
 463
 464         crit_enter();
 465         outb(IO_RTC, reg);
 466         inb(0x84);
 467         val = inb(IO_RTC + 1);
 468         inb(0x84);
 469         crit_exit();
 470         return (val);
 471 }
 472
 473 static __inline void
 474 writertc(u_char reg, u_char val)
 475 {
 476         crit_enter();
 477         inb(0x84);
 478         outb(IO_RTC, reg);
 479         inb(0x84);
 480         outb(IO_RTC + 1, val);
 481         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 482         crit_exit();
 483 }
 484
 485 static __inline int
 486 readrtc(int port)
 487 {
 488         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 489 }
 490
 491 static u_int
 492 calibrate_clocks(void)
 493 {
 494         u_int64_t old_tsc;
 495         u_int count, prev_count, tot_count;
 496         int sec, start_sec, timeout;
 497
 498         if (bootverbose)
 499                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 500         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 501                 goto fail;
 502         timeout = 100000000;
 503
 504         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 505         for (;;) {
 506                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 507                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 508                         break;
 509                 }
 510                 if (--timeout == 0)
 511                         goto fail;
 512         }
 513
 514         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 515         start_sec = sec;
 516         for (;;) {
 517                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 518                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 519                         if (sec != start_sec)
 520                                 break;
 521                 }
 522                 if (--timeout == 0)
 523                         goto fail;
 524         }
 525
 526         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 527         prev_count = sys_cputimer->count();
 528         tot_count = 0;
 529
 530         if (tsc_present)
 531                 old_tsc = rdtsc();
 532         else
 533                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 534
 535         /*
 536          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 537          * counter for each iteration since this is convenient and only
 538          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 539          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 540          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 541          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 542          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 543          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 544          */
 545         start_sec = sec;
 546         for (;;) {
 547                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 548                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 549                 count = sys_cputimer->count();
 550                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 551                 prev_count = count;
 552                 if (sec != start_sec)
 553                         break;
 554                 if (--timeout == 0)
 555                         goto fail;
 556         }
 557
 558         /*
 559          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 560          * similar to those for the i8254 clock.
 561          */
 562         if (tsc_present) {
 563                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 564                 tsc_freq = (u_int)tsc_frequency;        /* XXX */
 565         }
 566
 567         if (tsc_present)
 568                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 569         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 570         return (tot_count);
 571
 572 fail:
 573         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 574                 i8254_cputimer.freq);
 575         return (i8254_cputimer.freq);
 576 }
 577
 578 static void
 579 i8254_restore(void)
 580 {
 581         timer0_state = ACQUIRED;
 582
 583         clock_lock();
 584
 585         /*
 586          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 587          */
 588         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 589         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 590         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 591         clock_unlock();
 592
 593         /*
 594          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 595          * has not been selected.
 596          */
 597         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 598         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 599 }
 600
 601 static void
 602 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 603 {
 604         int which;
 605
 606         /*
 607          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 608          */
 609         which = 0;
 610         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 611         if (which != 1 && which != 2)
 612                 which = 2;
 613
 614         switch(which) {
 615         case 1:
 616                 timer->name = "i8254_timer1";
 617                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 618                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 619                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 620                 timer1_state = ACQUIRED;
 621                 break;
 622         case 2:
 623                 timer->name = "i8254_timer2";
 624                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 625                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 626                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 627                 timer2_state = ACQUIRED;
 628                 break;
 629         }
 630
 631         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 632
 633         clock_lock();
 634         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 635         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 636         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 637         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 638         clock_unlock();
 639 }
 640
 641 static void
 642 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 643 {
 644         switch(timer->type) {
 645         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 646             timer1_state = RELEASED;
 647             break;
 648         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 649             timer2_state = RELEASED;
 650             break;
 651         default:
 652             break;
 653         }
 654         timer->type = 0;
 655 }
 656
 657 static void
 658 rtc_restore(void)
 659 {
 660         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 661         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 662         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 663         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 664 }
 665
 666 /*
 667  * Restore all the timers.
 668  *
 669  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 670  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 671  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 672  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 673  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 674  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 675  */
 676 void
 677 timer_restore(void)
 678 {
 679         crit_enter();
 680         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 681         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 682         crit_exit();
 683 }
 684
 685 /*
 686  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 687  */
 688 void
 689 startrtclock()
 690 {
 691         u_int delta, freq;
 692
 693         /*
 694          * Can we use the TSC?
 695          */
 696         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 697                 tsc_present = 1;
 698         else
 699                 tsc_present = 0;
 700
 701         /*
 702          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 703          */
 704         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 705         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 706
 707         /*
 708          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 709          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 710          *
 711          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 712          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 713          * for our counting.
 714          */
 715         i8254_restore();
 716         freq = calibrate_clocks();
 717 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 718         if (bootverbose) {
 719                 printf(
 720                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 721                 while (cncheckc() == -1)
 722                         calibrate_clocks();
 723         }
 724 #endif
 725
 726         /*
 727          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 728          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 729          * frequency.
 730          */
 731         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 732                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 733         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 734 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 735                 if (bootverbose)
 736                         printf(
 737 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 738                 freq = i8254_cputimer.freq;
 739 #endif
 740                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 741         } else {
 742                 if (bootverbose)
 743                         printf(
 744                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 745                                freq, i8254_cputimer.freq);
 746                 tsc_freq = 0;
 747                 tsc_frequency = 0;
 748         }
 749
 750 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 751         if (tsc_freq != 0) {
 752                 if (bootverbose)
 753                         printf(
 754 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 755                 tsc_freq = 0;
 756                 tsc_frequency = 0;
 757         }
 758 #endif
 759         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
 760                 /*
 761                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 762                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 763                  * to the i8254 clock.
 764                  */
 765                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 766
 767                 DELAY(1000000);
 768                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 769                 tsc_freq = (u_int)tsc_frequency;
 770 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 771                 if (bootverbose)
 772                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 773 #endif
 774         }
 775
 776         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_final, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
 777
 778 #if !defined(SMP)
 779         /*
 780          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 781          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 782          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 783          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 784          */
 785
 786 #if NAPM > 0
 787         /*
 788          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 789          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 790          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 791          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 792          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 793          * but we need to have some kind of time...
 794          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 795          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 796          */
 797         return;
 798 #endif /* NAPM > 0 */
 799
 800 #endif /* !defined(SMP) */
 801 }
 802
 803 /*
 804  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
 805  * we have already loaded it and have not crashed.
 806  */
 807 static void
 808 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
 809 {
 810         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
 811                 resettodr();
 812         }
 813 }
 814
 815 /*
 816  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 817  * from a filesystem.
 818  */
 819 void
 820 inittodr(time_t base)
 821 {
 822         unsigned long   sec, days;
 823         int             yd;
 824         int             year, month;
 825         int             y, m;
 826         struct timespec ts;
 827
 828         if (base) {
 829                 ts.tv_sec = base;
 830                 ts.tv_nsec = 0;
 831                 set_timeofday(&ts);
 832         }
 833
 834         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 835         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 836                 goto wrong_time;
 837
 838         /* wait for time update to complete */
 839         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 840         crit_enter();
 841         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 842                 crit_exit();
 843                 crit_enter();
 844         }
 845
 846         days = 0;
 847 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 848         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 849 #else
 850         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 851         if (year < 1970)
 852                 year += 100;
 853 #endif
 854         if (year < 1970) {
 855                 crit_exit();
 856                 goto wrong_time;
 857         }
 858         month = readrtc(RTC_MONTH);
 859         for (m = 1; m < month; m++)
 860                 days += daysinmonth[m-1];
 861         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 862                 days ++;
 863         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 864         yd = days;
 865         for (y = 1970; y < year; y++)
 866                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 867         sec = ((( days * 24 +
 868                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 869                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 870                   readrtc(RTC_SEC));
 871         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 872            in the local time zone */
 873
 874         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 875
 876         y = time_second - sec;
 877         if (y <= -2 || y >= 2) {
 878                 /* badly off, adjust it */
 879                 ts.tv_sec = sec;
 880                 ts.tv_nsec = 0;
 881                 set_timeofday(&ts);
 882         }
 883         rtc_loaded = 1;
 884         crit_exit();
 885         return;
 886
 887 wrong_time:
 888         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 889         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 890 }
 891
 892 /*
 893  * Write system time back to RTC
 894  */
 895 void
 896 resettodr()
 897 {
 898         struct timeval tv;
 899         unsigned long tm;
 900         int m;
 901         int y;
 902
 903         if (disable_rtc_set)
 904                 return;
 905
 906         microtime(&tv);
 907         tm = tv.tv_sec;
 908
 909         crit_enter();
 910         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 911         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 912
 913         /* Calculate local time to put in RTC */
 914
 915         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 916
 917         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 918         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 919         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 920
 921         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 922         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 923         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 924              tm >= m;
 925              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 926              tm -= m;
 927
 928         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 929         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 930 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 931         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 932 #endif
 933         for (m = 0; ; m++) {
 934                 int ml;
 935
 936                 ml = daysinmonth[m];
 937                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 938                         ml++;
 939                 if (tm < ml)
 940                         break;
 941                 tm -= ml;
 942         }
 943
 944         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 945         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 946
 947         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 948         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 949         crit_exit();
 950 }
 951
 952
 953 /*
 954  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 955  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 956  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 957  */
 958 void
 959 cpu_initclocks()
 960 {
 961         int diag;
 962 #ifdef APIC_IO
 963         int apic_8254_trial;
 964         void *clkdesc;
 965 #endif /* APIC_IO */
 966
 967         if (statclock_disable) {
 968                 /*
 969                  * The stat interrupt mask is different without the
 970                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 971                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 972                  * interrupts.
 973                  */
 974                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 975         } else {
 976                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 977                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 978                 profhz = RTC_PROFRATE;
 979         }
 980
 981         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 982 #ifdef APIC_IO
 983
 984         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 985         apic_8254_trial = 0;
 986         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 987                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 988                         apic_8254_trial = 1;
 989         } else {
 990                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 991                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 992                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 993                         setup_8254_mixed_mode();
 994                 } else
 995                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 996         }
 997
 998         clkdesc = register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
 999                                NULL,
1000                                INTR_EXCL | INTR_FAST |
1001                                INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE);
1002         machintr_intren(apic_8254_intr);
1003
1004 #else /* APIC_IO */
1005
1006         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1007                      INTR_EXCL | INTR_FAST |
1008                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE);
1009         machintr_intren(ICU_IRQ0);
1010
1011 #endif /* APIC_IO */
1012
1013         /* Initialize RTC. */
1014         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1015         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1016
1017         if (statclock_disable == 0) {
1018                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
1019                 if (diag != 0)
1020                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
1021
1022 #ifdef APIC_IO
1023                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
1024                         panic("APIC RTC != 8");
1025 #endif /* APIC_IO */
1026
1027                 register_int(8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, "rtc", NULL,
1028                              INTR_EXCL | INTR_FAST | INTR_NOPOLL);
1029                 machintr_intren(8);
1030
1031                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1032         }
1033
1034 #ifdef APIC_IO
1035         if (apic_8254_trial) {
1036                 sysclock_t base;
1037                 long lastcnt;
1038
1039                 lastcnt = get_interrupt_counter(apic_8254_intr);
1040
1041                 /*
1042                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1043                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1044                  * then see if we got it.
1045                  */
1046                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1047                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1048                 base = sys_cputimer->count();
1049                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1050                         ;       /* nothing */
1051                 if (get_interrupt_counter(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1052                         /*
1053                          * The MP table is broken.
1054                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1055                          * on the IO APIC.
1056                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1057                          */
1058                         machintr_intrdis(apic_8254_intr);
1059                         unregister_int(clkdesc);
1060                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1061                                "8254 is not connected to "
1062                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1063                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1064                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1065                         /*
1066                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1067                          * configure a fallback interrupt routing from
1068                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1069                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1070                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1071                          */
1072                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1073                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1074                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1075                         }
1076                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1077                         setup_8254_mixed_mode();
1078                         register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
1079                                      NULL,
1080                                      INTR_EXCL | INTR_FAST |
1081                                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE);
1082                         machintr_intren(apic_8254_intr);
1083                 }
1084
1085         }
1086         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1087             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1088             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1089                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1090                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1091                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1092         } else {
1093                 printf("APIC_IO: "
1094                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1095         }
1096 #endif
1097         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1098 }
1099
1100 #ifdef APIC_IO
1101
1102 static void
1103 setup_8254_mixed_mode()
1104 {
1105         /*
1106          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1107          *  re-initialize master 8259:
1108          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1109          */
1110         outb(IO_ICU1, 0x13);
1111         outb(IO_ICU1 + 1, IDT_OFFSET);  /* start vector (unused) */
1112         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1113         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1114         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1115
1116         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1117         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1118                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1119 }
1120 #endif
1121
1122 void
1123 setstatclockrate(int newhz)
1124 {
1125         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1126                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1127         else
1128                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1129         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1130 }
1131
1132 #if 0
1133 static unsigned
1134 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1135 {
1136         return (rdtsc());
1137 }
1138 #endif
1139
1140 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1141 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1142 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1143 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1144         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1145 void
1146 _TSTMP(u_int32_t x)
1147 {
1148         static int i;
1149
1150         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1151         tsc[i+1] = x;
1152         i = i + 2;
1153         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1154                 i = 0;
1155         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1156 }
1157 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1158
1159 /*
1160  *
1161  */
1162
1163 static int
1164 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1165 {
1166     sysclock_t count;
1167     __uint64_t tscval;
1168     char buf[32];
1169
1170     crit_enter();
1171     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1172         count = sys_cputimer->count();
1173     else
1174         count = 0;
1175     if (tsc_present)
1176         tscval = rdtsc();
1177     else
1178         tscval = 0;
1179     crit_exit();
1180     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1181     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1182 }
1183
1184 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1185 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1186             "frequency");
1187 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1188             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1189