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 1.20 2004/11/20 20:25:08 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 "use_mca.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/systm.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
  71 #include <machine/clock.h>
  72 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  73 #endif
  74 #include <machine/cputypes.h>
  75 #include <machine/frame.h>
  76 #include <machine/ipl.h>
  77 #include <machine/limits.h>
  78 #include <machine/md_var.h>
  79 #include <machine/psl.h>
  80 #ifdef APIC_IO
  81 #include <machine/segments.h>
  82 #endif
  83 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
  84 #include <machine/smp.h>
  85 #endif /* SMP || APIC_IO */
  86 #include <machine/specialreg.h>
  87
  88 #include <i386/isa/icu.h>
  89 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  90 #include <bus/isa/rtc.h>
  91 #include <i386/isa/timerreg.h>
  92
  93 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  94
  95 #if NMCA > 0
  96 #include <bus/mca/i386/mca_machdep.h>
  97 #endif
  98
  99 #ifdef APIC_IO
 100 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
 101 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
 102 int apic_8254_intr;
 103 static u_long read_intr_count (int vec);
 104 static void setup_8254_mixed_mode (void);
 105 #endif
 106 static void i8254_restore(void);
 107
 108 /*
 109  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 110  * can use a simple formula for leap years.
 111  */
 112 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 113 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 114
 115 #ifndef TIMER_FREQ
 116 #define TIMER_FREQ   1193182
 117 #endif
 118
 119 #ifdef TIMER_USE_1
 120 #define TIMER_SELX      TIMER_SEL1
 121 #define TIMER_CNTRX     TIMER_CNTR1
 122 #else
 123 #define TIMER_SELX      TIMER_SEL2
 124 #define TIMER_CNTRX     TIMER_CNTR2
 125 #endif
 126
 127 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 128 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 129 volatile u_int  idelayed;
 130 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 131 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
 132 u_int   cputimer_freq = TIMER_FREQ;
 133 #if 0
 134 int64_t cputimer_freq64_usec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000;
 135 int64_t cputimer_freq64_nsec = ((int64_t)TIMER_FREQ << 32) / 1000000000LL;
 136 #endif
 137 int64_t cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
 138 int64_t cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / TIMER_FREQ;
 139 u_int   tsc_freq;
 140 int     tsc_is_broken;
 141 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 142 int     timer0_running;
 143 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 144 enum tstate timer0_state;
 145 enum tstate timer1_state;
 146 enum tstate timer2_state;
 147
 148 static  int     beeping = 0;
 149 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 150 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 151 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 152 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 153 static  u_int   tsc_present;
 154
 155 static struct callout sysbeepstop_ch;
 156
 157 /*
 158  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 159  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 160  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 161  * pending.
 162  */
 163 static void
 164 clkintr(struct intrframe frame)
 165 {
 166         static sysclock_t timer1_count;
 167         struct globaldata *gd = mycpu;
 168         struct globaldata *gscan;
 169         int n;
 170
 171         /*
 172          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 173          */
 174         timer0_running = 0;
 175
 176         /*
 177          * XXX this could be done more efficiently by using a bitmask?
 178          */
 179         timer1_count = cputimer_count();
 180         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 181             gscan = globaldata_find(n);
 182             if (gscan->gd_nextclock == 0)
 183                 continue;
 184             if (gscan != gd) {
 185                 lwkt_send_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
 186             } else {
 187                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
 188             }
 189         }
 190 #if NMCA > 0
 191         /* Reset clock interrupt by asserting bit 7 of port 0x61 */
 192         if (MCA_system)
 193                 outb(0x61, inb(0x61) | 0x80);
 194 #endif
 195 }
 196
 197
 198 /*
 199  * NOTE! not MP safe.
 200  */
 201 int
 202 acquire_timer2(int mode)
 203 {
 204 #ifdef TIMER_USE_1
 205         if (timer2_state != RELEASED)
 206                 return (-1);
 207         timer2_state = ACQUIRED;
 208
 209         /*
 210          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 211          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 212          * knew the rate.
 213          */
 214         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 215         return (0);
 216 #else
 217         /* Timer2 is being used for time count operation */
 218         return(-1);
 219 #endif
 220 }
 221
 222 int
 223 release_timer2()
 224 {
 225         if (timer2_state != ACQUIRED)
 226                 return (-1);
 227         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 228         timer2_state = RELEASED;
 229         return (0);
 230 }
 231
 232 /*
 233  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 234  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 235  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 236  *
 237  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 238  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 239  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 240  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 241  *
 242  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 243  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 244  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 245  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 246  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 247  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 248  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 249  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 250  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 251  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 252  */
 253 static void
 254 rtcintr(struct intrframe frame)
 255 {
 256         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 257                 ;
 258                 /* statclock(&frame); no longer used */
 259 }
 260
 261 #include "opt_ddb.h"
 262 #ifdef DDB
 263 #include <ddb/ddb.h>
 264
 265 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 266 {
 267         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 268                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 269                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 270                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 271 }
 272 #endif /* DDB */
 273
 274 /*
 275  * Convert a frequency to a cpu timer count.
 276  */
 277 sysclock_t
 278 cputimer_fromhz(int freq)
 279 {
 280         return(cputimer_freq / freq + 1);
 281 }
 282
 283 sysclock_t
 284 cputimer_fromus(int us)
 285 {
 286         return((int64_t)cputimer_freq * us / 1000000);
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 291  */
 292 sysclock_t
 293 cputimer_count(void)
 294 {
 295         static sysclock_t cputimer_base;
 296         static __uint16_t cputimer_last;
 297         __uint16_t count;
 298         sysclock_t ret;
 299
 300         clock_lock();
 301         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_LATCH);
 302         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX);            /* get countdown */
 303         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTRX) << 8);
 304         count = -count;                                 /* -> countup */
 305         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 306                 cputimer_base += 0x00010000;
 307         ret = cputimer_base | count;
 308         cputimer_last = count;
 309         clock_unlock();
 310         return(ret);
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 315  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 316  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 317  */
 318 void
 319 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 320 {
 321     __uint16_t count;
 322
 323     if ((int)reload < 2)
 324         reload = 2;
 325
 326     clock_lock();
 327     if (timer0_running) {
 328         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 329         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 330         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 331         if (reload < count) {
 332             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 333             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 334             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 335         }
 336     } else {
 337         timer0_running = 1;
 338         if (reload > 0xFFFF)
 339             reload = 0;         /* full count */
 340         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 341         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 342         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 343     }
 344     clock_unlock();
 345 }
 346
 347 /*
 348  * Wait "n" microseconds.
 349  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 350  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 351  */
 352 void
 353 DELAY(int n)
 354 {
 355         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 356
 357 #ifdef DELAYDEBUG
 358         int getit_calls = 1;
 359         int n1;
 360         static int state = 0;
 361
 362         if (state == 0) {
 363                 state = 1;
 364                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 365                         DELAY(n1);
 366                 state = 2;
 367         }
 368         if (state == 1)
 369                 printf("DELAY(%d)...", n);
 370 #endif
 371         /*
 372          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 373          * early for console i/o.
 374          */
 375         if (timer0_state == RELEASED)
 376                 i8254_restore();
 377
 378         /*
 379          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 380          * counted.  Guess the initial overhead is 20 usec (on most systems it
 381          * takes about 1.5 usec for each of the i/o's in getit().  The loop
 382          * takes about 6 usec on a 486/33 and 13 usec on a 386/20.  The
 383          * multiplications and divisions to scale the count take a while).
 384          */
 385         prev_tick = cputimer_count();
 386         n -= 0;                 /* XXX actually guess no initial overhead */
 387         /*
 388          * Calculate (n * (cputimer_freq / 1e6)) without using floating point
 389          * and without any avoidable overflows.
 390          */
 391         if (n <= 0) {
 392                 ticks_left = 0;
 393         } else if (n < 256) {
 394                 /*
 395                  * Use fixed point to avoid a slow division by 1000000.
 396                  * 39099 = 1193182 * 2^15 / 10^6 rounded to nearest.
 397                  * 2^15 is the first power of 2 that gives exact results
 398                  * for n between 0 and 256.
 399                  */
 400                 ticks_left = ((u_int)n * 39099 + (1 << 15) - 1) >> 15;
 401         } else {
 402                 /*
 403                  * Don't bother using fixed point, although gcc-2.7.2
 404                  * generates particularly poor code for the long long
 405                  * division, since even the slow way will complete long
 406                  * before the delay is up (unless we're interrupted).
 407                  */
 408                 ticks_left = ((u_int)n * (long long)cputimer_freq + 999999)
 409                              / 1000000;
 410         }
 411
 412         while (ticks_left > 0) {
 413                 tick = cputimer_count();
 414 #ifdef DELAYDEBUG
 415                 ++getit_calls;
 416 #endif
 417                 delta = tick - prev_tick;
 418                 prev_tick = tick;
 419                 if (delta < 0)
 420                         delta = 0;
 421                 ticks_left -= delta;
 422         }
 423 #ifdef DELAYDEBUG
 424         if (state == 1)
 425                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 426                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 427 #endif
 428 }
 429
 430 static void
 431 sysbeepstop(void *chan)
 432 {
 433         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 434         beeping = 0;
 435         release_timer2();
 436 }
 437
 438 int
 439 sysbeep(int pitch, int period)
 440 {
 441         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 442                 return(-1);
 443         /*
 444          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 445          */
 446         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 447         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 448         if (!beeping) {
 449                 /* enable counter2 output to speaker */
 450                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 451                 beeping = period;
 452                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 453         }
 454         return (0);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * RTC support routines
 459  */
 460
 461 int
 462 rtcin(reg)
 463         int reg;
 464 {
 465         int s;
 466         u_char val;
 467
 468         s = splhigh();
 469         outb(IO_RTC, reg);
 470         inb(0x84);
 471         val = inb(IO_RTC + 1);
 472         inb(0x84);
 473         splx(s);
 474         return (val);
 475 }
 476
 477 static __inline void
 478 writertc(u_char reg, u_char val)
 479 {
 480         int s;
 481
 482         s = splhigh();
 483         inb(0x84);
 484         outb(IO_RTC, reg);
 485         inb(0x84);
 486         outb(IO_RTC + 1, val);
 487         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 488         splx(s);
 489 }
 490
 491 static __inline int
 492 readrtc(int port)
 493 {
 494         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 495 }
 496
 497 static u_int
 498 calibrate_clocks(void)
 499 {
 500         u_int64_t old_tsc;
 501         u_int count, prev_count, tot_count;
 502         int sec, start_sec, timeout;
 503
 504         if (bootverbose)
 505                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 506         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 507                 goto fail;
 508         timeout = 100000000;
 509
 510         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 511         for (;;) {
 512                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 513                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 514                         break;
 515                 }
 516                 if (--timeout == 0)
 517                         goto fail;
 518         }
 519
 520         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 521         start_sec = sec;
 522         for (;;) {
 523                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 524                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 525                         if (sec != start_sec)
 526                                 break;
 527                 }
 528                 if (--timeout == 0)
 529                         goto fail;
 530         }
 531
 532         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 533         prev_count = cputimer_count();
 534         tot_count = 0;
 535
 536         if (tsc_present)
 537                 old_tsc = rdtsc();
 538         else
 539                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 540
 541         /*
 542          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 543          * counter for each iteration since this is convenient and only
 544          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 545          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 546          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 547          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 548          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 549          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 550          */
 551         start_sec = sec;
 552         for (;;) {
 553                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 554                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 555                 count = cputimer_count();
 556                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 557                 prev_count = count;
 558                 if (sec != start_sec)
 559                         break;
 560                 if (--timeout == 0)
 561                         goto fail;
 562         }
 563
 564         /*
 565          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 566          * similar to those for the i8254 clock.
 567          */
 568         if (tsc_present)
 569                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 570
 571         if (tsc_present)
 572                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 573         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 574         return (tot_count);
 575
 576 fail:
 577         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n", cputimer_freq);
 578         return (cputimer_freq);
 579 }
 580
 581 static void
 582 i8254_restore(void)
 583 {
 584         timer0_state = ACQUIRED;
 585 #ifdef TIMER_USE_1
 586         timer1_state = ACQUIRED;
 587 #else
 588         timer2_state = ACQUIRED;
 589 #endif
 590         clock_lock();
 591         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 592         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 593         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 594         outb(TIMER_MODE, TIMER_SELX | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 595         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* lsb */
 596         outb(TIMER_CNTRX, 0);   /* msb */
 597         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 598         clock_unlock();
 599 }
 600
 601 static void
 602 rtc_restore(void)
 603 {
 604         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 605         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 606         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 607         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 608 }
 609
 610 /*
 611  * Restore all the timers.
 612  *
 613  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 614  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 615  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 616  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 617  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 618  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 619  */
 620 void
 621 timer_restore(void)
 622 {
 623         crit_enter();
 624         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 625         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 626         crit_exit();
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 631  */
 632 void
 633 startrtclock()
 634 {
 635         u_int delta, freq;
 636
 637         /*
 638          * Can we use the TSC?
 639          */
 640         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 641                 tsc_present = 1;
 642         else
 643                 tsc_present = 0;
 644
 645         /*
 646          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 647          */
 648         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 649         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 650
 651         /*
 652          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 653          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 654          *
 655          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 656          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 657          * for our counting.
 658          */
 659         i8254_restore();
 660         freq = calibrate_clocks();
 661 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 662         if (bootverbose) {
 663                 printf(
 664                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 665                 while (cncheckc() == -1)
 666                         calibrate_clocks();
 667         }
 668 #endif
 669
 670         /*
 671          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 672          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 673          * frequency.
 674          */
 675         delta = freq > cputimer_freq ?
 676                         freq - cputimer_freq : cputimer_freq - freq;
 677         if (delta < cputimer_freq / 100) {
 678 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 679                 if (bootverbose)
 680                         printf(
 681 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 682                 freq = cputimer_freq;
 683 #endif
 684                 cputimer_freq = freq;
 685                 cputimer_freq64_usec = (1000000LL << 32) / freq;
 686                 cputimer_freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / freq;
 687         } else {
 688                 if (bootverbose)
 689                         printf(
 690                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 691                                freq, cputimer_freq);
 692                 tsc_freq = 0;
 693         }
 694
 695 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 696         if (tsc_freq != 0) {
 697                 if (bootverbose)
 698                         printf(
 699 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 700                 tsc_freq = 0;
 701         }
 702 #endif
 703         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
 704                 /*
 705                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 706                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 707                  * to the i8254 clock.
 708                  */
 709                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 710
 711                 DELAY(1000000);
 712                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 713 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 714                 if (bootverbose)
 715                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 716 #endif
 717         }
 718
 719 #if !defined(SMP)
 720         /*
 721          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 722          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 723          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 724          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 725          */
 726
 727 #if NAPM > 0
 728         /*
 729          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 730          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 731          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 732          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 733          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 734          * but we need to have some kind of time...
 735          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 736          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 737          */
 738         return;
 739 #endif /* NAPM > 0 */
 740
 741 #endif /* !defined(SMP) */
 742 }
 743
 744 /*
 745  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 746  * from a filesystem.
 747  */
 748 void
 749 inittodr(time_t base)
 750 {
 751         unsigned long   sec, days;
 752         int             yd;
 753         int             year, month;
 754         int             y, m;
 755         struct timespec ts;
 756
 757         if (base) {
 758                 ts.tv_sec = base;
 759                 ts.tv_nsec = 0;
 760                 set_timeofday(&ts);
 761         }
 762
 763         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 764         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 765                 goto wrong_time;
 766
 767         /* wait for time update to complete */
 768         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 769         crit_enter();
 770         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 771                 crit_exit();
 772                 crit_enter();
 773         }
 774
 775         days = 0;
 776 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 777         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 778 #else
 779         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 780         if (year < 1970)
 781                 year += 100;
 782 #endif
 783         if (year < 1970) {
 784                 crit_exit();
 785                 goto wrong_time;
 786         }
 787         month = readrtc(RTC_MONTH);
 788         for (m = 1; m < month; m++)
 789                 days += daysinmonth[m-1];
 790         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 791                 days ++;
 792         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 793         yd = days;
 794         for (y = 1970; y < year; y++)
 795                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 796         sec = ((( days * 24 +
 797                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 798                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 799                   readrtc(RTC_SEC));
 800         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 801            in the local time zone */
 802
 803         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 804
 805         y = time_second - sec;
 806         if (y <= -2 || y >= 2) {
 807                 /* badly off, adjust it */
 808                 ts.tv_sec = sec;
 809                 ts.tv_nsec = 0;
 810                 set_timeofday(&ts);
 811         }
 812         crit_exit();
 813         return;
 814
 815 wrong_time:
 816         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 817         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 818 }
 819
 820 /*
 821  * Write system time back to RTC
 822  */
 823 void
 824 resettodr()
 825 {
 826         struct timeval tv;
 827         unsigned long tm;
 828         int m;
 829         int y;
 830
 831         if (disable_rtc_set)
 832                 return;
 833
 834         microtime(&tv);
 835         tm = tv.tv_sec;
 836
 837         crit_enter();
 838         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 839         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 840
 841         /* Calculate local time to put in RTC */
 842
 843         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 844
 845         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 846         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 847         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 848
 849         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 850         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 851         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 852              tm >= m;
 853              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 854              tm -= m;
 855
 856         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 857         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 858 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 859         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 860 #endif
 861         for (m = 0; ; m++) {
 862                 int ml;
 863
 864                 ml = daysinmonth[m];
 865                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 866                         ml++;
 867                 if (tm < ml)
 868                         break;
 869                 tm -= ml;
 870         }
 871
 872         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 873         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 874
 875         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 876         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 877         crit_exit();
 878 }
 879
 880
 881 /*
 882  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 883  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 884  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 885  */
 886 void
 887 cpu_initclocks()
 888 {
 889         int diag;
 890 #ifdef APIC_IO
 891         int apic_8254_trial;
 892         struct intrec *clkdesc;
 893 #endif /* APIC_IO */
 894
 895         if (statclock_disable) {
 896                 /*
 897                  * The stat interrupt mask is different without the
 898                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 899                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 900                  * interrupts.
 901                  */
 902                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 903                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 904         } else {
 905                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 906                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 907                 profhz = RTC_PROFRATE;
 908         }
 909
 910         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 911 #ifdef APIC_IO
 912
 913         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 914         apic_8254_trial = 0;
 915         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 916                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 917                         apic_8254_trial = 1;
 918         } else {
 919                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 920                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 921                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 922                         setup_8254_mixed_mode();
 923                 } else
 924                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 925         }
 926
 927         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
 928                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
 929         INTREN(1 << apic_8254_intr);
 930
 931 #else /* APIC_IO */
 932
 933         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
 934                     INTR_EXCL | INTR_FAST);
 935         INTREN(IRQ0);
 936
 937 #endif /* APIC_IO */
 938
 939         /* Initialize RTC. */
 940         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 941         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 942
 943         if (statclock_disable == 0) {
 944                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
 945                 if (diag != 0)
 946                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
 947
 948 #ifdef APIC_IO
 949                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
 950                         panic("APIC RTC != 8");
 951 #endif /* APIC_IO */
 952
 953                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
 954                             INTR_EXCL | INTR_FAST);
 955
 956 #ifdef APIC_IO
 957                 INTREN(APIC_IRQ8);
 958 #else
 959                 INTREN(IRQ8);
 960 #endif /* APIC_IO */
 961
 962                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 963         }
 964
 965 #ifdef APIC_IO
 966         if (apic_8254_trial) {
 967                 sysclock_t base;
 968                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
 969
 970                 /*
 971                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
 972                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
 973                  * then see if we got it.
 974                  */
 975                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
 976                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
 977                 base = cputimer_count();
 978                 while (cputimer_count() - base < cputimer_freq / 100)
 979                         ;       /* nothing */
 980                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
 981                         /*
 982                          * The MP table is broken.
 983                          * The 8254 was not connected to the specified pin
 984                          * on the IO APIC.
 985                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
 986                          */
 987                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
 988                         inthand_remove(clkdesc);
 989                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
 990                                "8254 is not connected to "
 991                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
 992                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
 993                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
 994                         /*
 995                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
 996                          * configure a fallback interrupt routing from
 997                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
 998                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
 999                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1000                          */
1001                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1002                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1003                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1004                         }
1005                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1006                         setup_8254_mixed_mode();
1007                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1008                                     (inthand2_t *)clkintr,
1009                                     NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST);
1010                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1011                 }
1012
1013         }
1014         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1015             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1016             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1017                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1018                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1019                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1020         } else {
1021                 printf("APIC_IO: "
1022                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1023         }
1024 #endif
1025         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1026 }
1027
1028 #ifdef APIC_IO
1029 static u_long
1030 read_intr_count(int vec)
1031 {
1032         u_long *up;
1033         up = intr_countp[vec];
1034         if (up)
1035                 return *up;
1036         return 0UL;
1037 }
1038
1039 static void
1040 setup_8254_mixed_mode()
1041 {
1042         /*
1043          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1044          *  re-initialize master 8259:
1045          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1046          */
1047         outb(IO_ICU1, 0x13);
1048         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1049         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1050         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1051         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1052
1053         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1054         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1055                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1056 }
1057 #endif
1058
1059 void
1060 setstatclockrate(int newhz)
1061 {
1062         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1063                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1064         else
1065                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1066         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1067 }
1068
1069 #if 0
1070 static unsigned
1071 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1072 {
1073         return (rdtsc());
1074 }
1075 #endif
1076
1077 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1078 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1079 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1080 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1081         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1082 void
1083 _TSTMP(u_int32_t x)
1084 {
1085         static int i;
1086
1087         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1088         tsc[i+1] = x;
1089         i = i + 2;
1090         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1091                 i = 0;
1092         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1093 }
1094 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1095
1096 /*
1097  *
1098  */
1099
1100 static int
1101 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1102 {
1103     sysclock_t count;
1104     __uint64_t tscval;
1105     char buf[32];
1106
1107     crit_enter();
1108     count = cputimer_count();
1109     if (tsc_present)
1110         tscval = rdtsc();
1111     else
1112         tscval = 0;
1113     crit_exit();
1114     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1115     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1116 }
1117
1118 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1119 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &cputimer_freq, 0, "");
1120 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1121                 0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1122