sys/platform/pc64/x86_64/machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
   4  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
   5  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * William Jolitz.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  20  *    must display the following acknowledgement:
  21  *      This product includes software developed by the University of
  22  *      California, Berkeley and its contributors.
  23  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  * from: @(#)machdep.c  7.4 (Berkeley) 6/3/91
  40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/machdep.c,v 1.385.2.30 2003/05/31 08:48:05 alc Exp $
  41  */
  42
  43 //#include "use_npx.h"
  44 #include "use_isa.h"
  45 #include "opt_compat.h"
  46 #include "opt_cpu.h"
  47 #include "opt_ddb.h"
  48 #include "opt_directio.h"
  49 #include "opt_inet.h"
  50 #include "opt_msgbuf.h"
  51 #include "opt_swap.h"
  52
  53 #include <sys/param.h>
  54 #include <sys/systm.h>
  55 #include <sys/sysproto.h>
  56 #include <sys/signalvar.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/linker.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/proc.h>
  61 #include <sys/priv.h>
  62 #include <sys/buf.h>
  63 #include <sys/reboot.h>
  64 #include <sys/mbuf.h>
  65 #include <sys/msgbuf.h>
  66 #include <sys/sysent.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68 #include <sys/vmmeter.h>
  69 #include <sys/bus.h>
  70 #include <sys/usched.h>
  71 #include <sys/reg.h>
  72 #include <sys/sbuf.h>
  73 #include <sys/ctype.h>
  74 #include <sys/serialize.h>
  75 #include <sys/systimer.h>
  76
  77 #include <vm/vm.h>
  78 #include <vm/vm_param.h>
  79 #include <sys/lock.h>
  80 #include <vm/vm_kern.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_map.h>
  84 #include <vm/vm_pager.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86
  87 #include <sys/thread2.h>
  88 #include <sys/mplock2.h>
  89 #include <sys/mutex2.h>
  90
  91 #include <sys/user.h>
  92 #include <sys/exec.h>
  93 #include <sys/cons.h>
  94
  95 #include <ddb/ddb.h>
  96
  97 #include <machine/cpu.h>
  98 #include <machine/clock.h>
  99 #include <machine/specialreg.h>
 100 #if JG
 101 #include <machine/bootinfo.h>
 102 #endif
 103 #include <machine/md_var.h>
 104 #include <machine/metadata.h>
 105 #include <machine/pc/bios.h>
 106 #include <machine/pcb_ext.h>            /* pcb.h included via sys/user.h */
 107 #include <machine/globaldata.h>         /* CPU_prvspace */
 108 #include <machine/smp.h>
 109 #ifdef PERFMON
 110 #include <machine/perfmon.h>
 111 #endif
 112 #include <machine/cputypes.h>
 113 #include <machine/intr_machdep.h>
 114
 115 #ifdef OLD_BUS_ARCH
 116 #include <bus/isa/isa_device.h>
 117 #endif
 118 #include <machine_base/isa/isa_intr.h>
 119 #include <bus/isa/rtc.h>
 120 #include <sys/random.h>
 121 #include <sys/ptrace.h>
 122 #include <machine/sigframe.h>
 123
 124 #include <sys/machintr.h>
 125 #include <machine_base/icu/icu_abi.h>
 126 #include <machine_base/icu/elcr_var.h>
 127 #include <machine_base/apic/lapic.h>
 128 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
 129 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
 130 #include <machine/mptable.h>
 131
 132 #define PHYSMAP_ENTRIES         10
 133
 134 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
 135
 136 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
 137 extern void identify_cpu(void);
 138 #if JG
 139 extern void finishidentcpu(void);
 140 #endif
 141 extern void panicifcpuunsupported(void);
 142
 143 static void cpu_startup(void *);
 144 static void pic_finish(void *);
 145 static void cpu_finish(void *);
 146
 147 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
 148 static void set_fpregs_xmm(struct save87 *, struct savexmm *);
 149 static void fill_fpregs_xmm(struct savexmm *, struct save87 *);
 150 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
 151 #ifdef DIRECTIO
 152 extern void ffs_rawread_setup(void);
 153 #endif /* DIRECTIO */
 154 static void init_locks(void);
 155
 156 SYSINIT(cpu, SI_BOOT2_START_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL)
 157 SYSINIT(pic_finish, SI_BOOT2_FINISH_PIC, SI_ORDER_FIRST, pic_finish, NULL)
 158 SYSINIT(cpu_finish, SI_BOOT2_FINISH_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_finish, NULL)
 159
 160 #ifdef DDB
 161 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 162 #endif
 163
 164 struct privatespace CPU_prvspace[MAXCPU] __aligned(4096); /* XXX */
 165
 166 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel;
 167 u_long  atdevbase;
 168 int64_t tsc_offsets[MAXCPU];
 169
 170 static int cpu_mwait_halt;      /* MWAIT hint (EAX) or CPU_MWAIT_HINT_ */
 171
 172 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 173 extern int swtch_optim_stats;
 174 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, swtch_optim_stats,
 175         CTLFLAG_RD, &swtch_optim_stats, 0, "");
 176 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, tlb_flush_count,
 177         CTLFLAG_RD, &tlb_flush_count, 0, "");
 178 #endif
 179 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_halt,
 180         CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_halt, 0, "");
 181 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, cpu_mwait_spin, CTLFLAG_RD, &cpu_mwait_spin, 0,
 182     "monitor/mwait target state");
 183
 184 #define CPU_MWAIT_C1            1
 185 #define CPU_MWAIT_C2            2
 186 #define CPU_MWAIT_C3            3
 187 #define CPU_MWAIT_CX_MAX        8
 188
 189 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTO     -1      /* C1 and C2 */
 190 #define CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP -2      /* C3+ */
 191
 192 SYSCTL_NODE(_machdep, OID_AUTO, mwait, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT features");
 193 SYSCTL_NODE(_machdep_mwait, OID_AUTO, CX, CTLFLAG_RW, 0, "MWAIT Cx settings");
 194
 195 struct cpu_mwait_cx {
 196         int                     subcnt;
 197         char                    name[4];
 198         struct sysctl_ctx_list  sysctl_ctx;
 199         struct sysctl_oid       *sysctl_tree;
 200 };
 201 static struct cpu_mwait_cx      cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 202 static char                     cpu_mwait_cx_supported[256];
 203
 204 static int                      cpu_mwait_c1_hints_cnt;
 205 static int                      cpu_mwait_hints_cnt;
 206 static int                      *cpu_mwait_hints;
 207
 208 static int                      cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 209 static int                      *cpu_mwait_deep_hints;
 210
 211 #define CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT 750
 212
 213 static u_int                    cpu_idle_repeat = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 214 static u_long                   cpu_idle_repeat_max = CPU_IDLE_REPEAT_DEFAULT;
 215 static u_int                    cpu_mwait_repeat_shift = 1;
 216
 217 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB    0x1
 218 #define CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS    0x2
 219
 220 static int                      cpu_mwait_c3_preamble =
 221                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB |
 222                                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS;
 223
 224 SYSCTL_STRING(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, supported, CTLFLAG_RD,
 225     cpu_mwait_cx_supported, 0, "MWAIT supported C states");
 226
 227 static struct lwkt_serialize cpu_mwait_cx_slize = LWKT_SERIALIZE_INITIALIZER;
 228 static int      cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS,
 229                     int *, boolean_t);
 230 static int      cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 231 static int      cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 232
 233 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 234     NULL, 0, cpu_mwait_cx_idle_sysctl, "A", "");
 235 SYSCTL_PROC(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, spin, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,
 236     NULL, 0, cpu_mwait_cx_spin_sysctl, "A", "");
 237 SYSCTL_UINT(_machdep_mwait_CX, OID_AUTO, repeat_shift, CTLFLAG_RW,
 238     &cpu_mwait_repeat_shift, 0, "");
 239
 240 long physmem = 0;
 241
 242 u_long ebda_addr = 0;
 243
 244 int imcr_present = 0;
 245
 246 int naps = 0; /* # of Applications processors */
 247
 248 u_int base_memory;
 249 struct mtx dt_lock;             /* lock for GDT and LDT */
 250
 251 static int
 252 sysctl_hw_physmem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 253 {
 254         u_long pmem = ctob(physmem);
 255
 256         int error = sysctl_handle_long(oidp, &pmem, 0, req);
 257         return (error);
 258 }
 259
 260 SYSCTL_PROC(_hw, HW_PHYSMEM, physmem, CTLTYPE_ULONG|CTLFLAG_RD,
 261         0, 0, sysctl_hw_physmem, "LU", "Total system memory in bytes (number of pages * page size)");
 262
 263 static int
 264 sysctl_hw_usermem(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 265 {
 266         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 267                 ctob(physmem - vmstats.v_wire_count), req);
 268         return (error);
 269 }
 270
 271 SYSCTL_PROC(_hw, HW_USERMEM, usermem, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 272         0, 0, sysctl_hw_usermem, "IU", "");
 273
 274 static int
 275 sysctl_hw_availpages(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 276 {
 277         int error = sysctl_handle_int(oidp, 0,
 278                 x86_64_btop(avail_end - avail_start), req);
 279         return (error);
 280 }
 281
 282 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, availpages, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
 283         0, 0, sysctl_hw_availpages, "I", "");
 284
 285 vm_paddr_t Maxmem;
 286 vm_paddr_t Realmem;
 287
 288 /*
 289  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
 290  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
 291  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
 292  * PHYSSEG entries.
 293  */
 294 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
 295
 296 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 297 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 298
 299 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
 300 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(phys_avail) - 2)
 301 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END (NELEM(dump_avail) - 2)
 302
 303 static vm_offset_t buffer_sva, buffer_eva;
 304 vm_offset_t clean_sva, clean_eva;
 305 static vm_offset_t pager_sva, pager_eva;
 306 static struct trapframe proc0_tf;
 307
 308 static void
 309 cpu_startup(void *dummy)
 310 {
 311         caddr_t v;
 312         vm_size_t size = 0;
 313         vm_offset_t firstaddr;
 314
 315         /*
 316          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 317          */
 318         kprintf("%s", version);
 319         startrtclock();
 320         printcpuinfo();
 321         panicifcpuunsupported();
 322 #ifdef PERFMON
 323         perfmon_init();
 324 #endif
 325         kprintf("real memory  = %ju (%ju MB)\n",
 326                 (intmax_t)Realmem,
 327                 (intmax_t)Realmem / 1024 / 1024);
 328         /*
 329          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 330          */
 331         if (bootverbose) {
 332                 int indx;
 333
 334                 kprintf("Physical memory chunk(s):\n");
 335                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 336                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 337
 338                         kprintf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 339                                 (intmax_t)phys_avail[indx],
 340                                 (intmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 341                                 (intmax_t)size1,
 342                                 (intmax_t)(size1 / PAGE_SIZE));
 343                 }
 344         }
 345
 346         /*
 347          * Allocate space for system data structures.
 348          * The first available kernel virtual address is in "v".
 349          * As pages of kernel virtual memory are allocated, "v" is incremented.
 350          * As pages of memory are allocated and cleared,
 351          * "firstaddr" is incremented.
 352          * An index into the kernel page table corresponding to the
 353          * virtual memory address maintained in "v" is kept in "mapaddr".
 354          */
 355
 356         /*
 357          * Make two passes.  The first pass calculates how much memory is
 358          * needed and allocates it.  The second pass assigns virtual
 359          * addresses to the various data structures.
 360          */
 361         firstaddr = 0;
 362 again:
 363         v = (caddr_t)firstaddr;
 364
 365 #define valloc(name, type, num) \
 366             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((name)+(num))
 367 #define valloclim(name, type, num, lim) \
 368             (name) = (type *)v; v = (caddr_t)((lim) = ((name)+(num)))
 369
 370         /*
 371          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
 372          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 373          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 374          * buffers to cover 1/20 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 375          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 376          * maxbcache bytes.
 377          *
 378          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 379          */
 380         if (nbuf == 0) {
 381                 long factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
 382                 long kbytes = physmem * (PAGE_SIZE / 1024);
 383
 384                 nbuf = 50;
 385                 if (kbytes > 4096)
 386                         nbuf += min((kbytes - 4096) / factor, 65536 / factor);
 387                 if (kbytes > 65536)
 388                         nbuf += (kbytes - 65536) * 2 / (factor * 5);
 389                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
 390                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
 391         }
 392
 393         /*
 394          * Do not allow the buffer_map to be more then 1/2 the size of the
 395          * kernel_map.
 396          */
 397         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start +
 398                     virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2)) {
 399                 nbuf = (virtual_end - virtual_start +
 400                         virtual2_end - virtual2_start) / (BKVASIZE * 2);
 401                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to kvm\n", nbuf);
 402         }
 403
 404         /*
 405          * Do not allow the buffer_map to use more than 50% of available
 406          * physical-equivalent memory.  Since the VM pages which back
 407          * individual buffers are typically wired, having too many bufs
 408          * can prevent the system from paging properly.
 409          */
 410         if (nbuf > physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2)) {
 411                 nbuf = physmem * PAGE_SIZE / (BKVASIZE * 2);
 412                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to physmem\n", nbuf);
 413         }
 414
 415         /*
 416          * Do not allow the sizeof(struct buf) * nbuf to exceed half of
 417          * the valloc space which is just the virtual_end - virtual_start
 418          * section.  We use valloc() to allocate the buf header array.
 419          */
 420         if (nbuf > (virtual_end - virtual_start) / sizeof(struct buf) / 2) {
 421                 nbuf = (virtual_end - virtual_start) /
 422                        sizeof(struct buf) / 2;
 423                 kprintf("Warning: nbufs capped at %ld due to valloc "
 424                         "considerations", nbuf);
 425         }
 426
 427         nswbuf = lmax(lmin(nbuf / 4, 256), 16);
 428 #ifdef NSWBUF_MIN
 429         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
 430                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
 431 #endif
 432 #ifdef DIRECTIO
 433         ffs_rawread_setup();
 434 #endif
 435
 436         valloc(swbuf, struct buf, nswbuf);
 437         valloc(buf, struct buf, nbuf);
 438
 439         /*
 440          * End of first pass, size has been calculated so allocate memory
 441          */
 442         if (firstaddr == 0) {
 443                 size = (vm_size_t)(v - firstaddr);
 444                 firstaddr = kmem_alloc(&kernel_map, round_page(size));
 445                 if (firstaddr == 0)
 446                         panic("startup: no room for tables");
 447                 goto again;
 448         }
 449
 450         /*
 451          * End of second pass, addresses have been assigned
 452          *
 453          * nbuf is an int, make sure we don't overflow the field.
 454          *
 455          * On 64-bit systems we always reserve maximal allocations for
 456          * buffer cache buffers and there are no fragmentation issues,
 457          * so the KVA segment does not have to be excessively oversized.
 458          */
 459         if ((vm_size_t)(v - firstaddr) != size)
 460                 panic("startup: table size inconsistency");
 461
 462         kmem_suballoc(&kernel_map, &clean_map, &clean_sva, &clean_eva,
 463                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE) +
 464                       (nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
 465         kmem_suballoc(&clean_map, &buffer_map, &buffer_sva, &buffer_eva,
 466                       ((vm_offset_t)(nbuf + 16) * BKVASIZE));
 467         buffer_map.system_map = 1;
 468         kmem_suballoc(&clean_map, &pager_map, &pager_sva, &pager_eva,
 469                       ((vm_offset_t)nswbuf * MAXPHYS) + pager_map_size);
 470         pager_map.system_map = 1;
 471
 472 #if defined(USERCONFIG)
 473         userconfig();
 474         cninit();               /* the preferred console may have changed */
 475 #endif
 476
 477         kprintf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 478                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages),
 479                 (uintmax_t)ptoa(vmstats.v_free_count + vmstats.v_dma_pages) /
 480                 1024 / 1024);
 481 }
 482
 483 struct cpu_idle_stat {
 484         u_long  halt;
 485         u_long  spin;
 486         u_long  repeat;
 487         u_long  repeat_last;
 488         u_long  repeat_delta;
 489         u_long  mwait_cx[CPU_MWAIT_CX_MAX];
 490 } __cachealign;
 491
 492 #define CPU_IDLE_STAT_HALT      -1
 493 #define CPU_IDLE_STAT_SPIN      -2
 494
 495 static struct cpu_idle_stat     cpu_idle_stats[MAXCPU];
 496
 497 static int
 498 sysctl_cpu_idle_cnt(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 499 {
 500         int idx = arg2, cpu, error;
 501         u_long val = 0;
 502
 503         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 504                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 505                         val += cpu_idle_stats[cpu].halt;
 506         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 507                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 508                         val += cpu_idle_stats[cpu].spin;
 509         } else {
 510                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 511                     ("invalid index %d", idx));
 512                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 513                         val += cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx];
 514         }
 515
 516         error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req);
 517         if (error || req->newptr == NULL)
 518                 return error;
 519
 520         if (idx == CPU_IDLE_STAT_HALT) {
 521                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 522                         cpu_idle_stats[cpu].halt = 0;
 523                 cpu_idle_stats[0].halt = val;
 524         } else if (idx == CPU_IDLE_STAT_SPIN) {
 525                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 526                         cpu_idle_stats[cpu].spin = 0;
 527                 cpu_idle_stats[0].spin = val;
 528         } else {
 529                 KASSERT(idx >= 0 && idx < CPU_MWAIT_CX_MAX,
 530                     ("invalid index %d", idx));
 531                 for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu)
 532                         cpu_idle_stats[cpu].mwait_cx[idx] = 0;
 533                 cpu_idle_stats[0].mwait_cx[idx] = val;
 534         }
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static void
 539 cpu_mwait_attach(void)
 540 {
 541         struct sbuf sb;
 542         int hint_idx, i;
 543
 544         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
 545             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
 546                 return;
 547
 548         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
 549             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) > 0xf ||
 550              (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
 551               CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xf))) {
 552                 int bm_sts = 1;
 553
 554                 atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble,
 555                     CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_ARB);
 556
 557                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.cpu.mwait.bm_sts", &bm_sts);
 558                 if (!bm_sts) {
 559                         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble,
 560                             CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS);
 561                 }
 562         }
 563
 564         sbuf_new(&sb, cpu_mwait_cx_supported,
 565             sizeof(cpu_mwait_cx_supported), SBUF_FIXEDLEN);
 566
 567         for (i = 0; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 568                 struct cpu_mwait_cx *cx = &cpu_mwait_cx_info[i];
 569                 int sub;
 570
 571                 ksnprintf(cx->name, sizeof(cx->name), "C%d", i);
 572
 573                 sysctl_ctx_init(&cx->sysctl_ctx);
 574                 cx->sysctl_tree = SYSCTL_ADD_NODE(&cx->sysctl_ctx,
 575                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep_mwait), OID_AUTO,
 576                     cx->name, CTLFLAG_RW, NULL, "Cx control/info");
 577                 if (cx->sysctl_tree == NULL)
 578                         continue;
 579
 580                 cx->subcnt = CPUID_MWAIT_CX_SUBCNT(cpu_mwait_extemu, i);
 581                 SYSCTL_ADD_INT(&cx->sysctl_ctx,
 582                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 583                     "subcnt", CTLFLAG_RD, &cx->subcnt, 0,
 584                     "sub-state count");
 585                 SYSCTL_ADD_PROC(&cx->sysctl_ctx,
 586                     SYSCTL_CHILDREN(cx->sysctl_tree), OID_AUTO,
 587                     "entered", (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW), 0,
 588                     i, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "# of times entered");
 589
 590                 for (sub = 0; sub < cx->subcnt; ++sub)
 591                         sbuf_printf(&sb, "C%d/%d ", i, sub);
 592         }
 593         sbuf_trim(&sb);
 594         sbuf_finish(&sb);
 595
 596         /*
 597          * Non-deep C-states
 598          */
 599         cpu_mwait_c1_hints_cnt = cpu_mwait_cx_info[CPU_MWAIT_C1].subcnt;
 600         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i)
 601                 cpu_mwait_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 602         cpu_mwait_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_hints_cnt,
 603             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 604
 605         hint_idx = 0;
 606         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_C3; ++i) {
 607                 int j, subcnt;
 608
 609                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 610                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 611                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_hints_cnt,
 612                             ("invalid mwait hint index %d", hint_idx));
 613                         cpu_mwait_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 614                         ++hint_idx;
 615                 }
 616         }
 617         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_hints_cnt,
 618             ("mwait hint count %d != index %d",
 619              cpu_mwait_hints_cnt, hint_idx));
 620
 621         if (bootverbose) {
 622                 kprintf("MWAIT hints (%d C1 hints):\n", cpu_mwait_c1_hints_cnt);
 623                 for (i = 0; i < cpu_mwait_hints_cnt; ++i) {
 624                         int hint = cpu_mwait_hints[i];
 625
 626                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 627                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 628                             hint);
 629                 }
 630         }
 631
 632         /*
 633          * Deep C-states
 634          */
 635         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i)
 636                 cpu_mwait_deep_hints_cnt += cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 637         cpu_mwait_deep_hints = kmalloc(sizeof(int) * cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 638             M_DEVBUF, M_WAITOK);
 639
 640         hint_idx = 0;
 641         for (i = CPU_MWAIT_C1; i < CPU_MWAIT_CX_MAX; ++i) {
 642                 int j, subcnt;
 643
 644                 subcnt = cpu_mwait_cx_info[i].subcnt;
 645                 for (j = 0; j < subcnt; ++j) {
 646                         KASSERT(hint_idx < cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 647                             ("invalid mwait deep hint index %d", hint_idx));
 648                         cpu_mwait_deep_hints[hint_idx] = MWAIT_EAX_HINT(i, j);
 649                         ++hint_idx;
 650                 }
 651         }
 652         KASSERT(hint_idx == cpu_mwait_deep_hints_cnt,
 653             ("mwait deep hint count %d != index %d",
 654              cpu_mwait_deep_hints_cnt, hint_idx));
 655
 656         if (bootverbose) {
 657                 kprintf("MWAIT deep hints:\n");
 658                 for (i = 0; i < cpu_mwait_deep_hints_cnt; ++i) {
 659                         int hint = cpu_mwait_deep_hints[i];
 660
 661                         kprintf("  C%d/%d hint 0x%04x\n",
 662                             MWAIT_EAX_TO_CX(hint), MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint),
 663                             hint);
 664                 }
 665         }
 666         cpu_idle_repeat_max = 256 * cpu_mwait_deep_hints_cnt;
 667 }
 668
 669 static void
 670 cpu_finish(void *dummy __unused)
 671 {
 672         cpu_setregs();
 673         cpu_mwait_attach();
 674 }
 675
 676 static void
 677 pic_finish(void *dummy __unused)
 678 {
 679         /* Log ELCR information */
 680         elcr_dump();
 681
 682         /* Log MPTABLE information */
 683         mptable_pci_int_dump();
 684
 685         /* Finalize PCI */
 686         MachIntrABI.finalize();
 687 }
 688
 689 /*
 690  * Send an interrupt to process.
 691  *
 692  * Stack is set up to allow sigcode stored
 693  * at top to call routine, followed by kcall
 694  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 695  * resets the signal mask, the stack, and the
 696  * frame pointer, it returns to the user
 697  * specified pc, psl.
 698  */
 699 void
 700 sendsig(sig_t catcher, int sig, sigset_t *mask, u_long code)
 701 {
 702         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 703         struct proc *p = lp->lwp_proc;
 704         struct trapframe *regs;
 705         struct sigacts *psp = p->p_sigacts;
 706         struct sigframe sf, *sfp;
 707         int oonstack;
 708         char *sp;
 709
 710         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 711         oonstack = (lp->lwp_sigstk.ss_flags & SS_ONSTACK) ? 1 : 0;
 712
 713         /* Save user context */
 714         bzero(&sf, sizeof(struct sigframe));
 715         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 716         sf.sf_uc.uc_stack = lp->lwp_sigstk;
 717         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = oonstack;
 718         KKASSERT(__offsetof(struct trapframe, tf_rdi) == 0);
 719         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(struct trapframe));
 720
 721         /* Make the size of the saved context visible to userland */
 722         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext);
 723
 724         /* Allocate and validate space for the signal handler context. */
 725         if ((lp->lwp_flags & LWP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 726             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 727                 sp = (char *)(lp->lwp_sigstk.ss_sp + lp->lwp_sigstk.ss_size -
 728                               sizeof(struct sigframe));
 729                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 730         } else {
 731                 /* We take red zone into account */
 732                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 733         }
 734
 735         /*
 736          * XXX AVX needs 64-byte alignment but sigframe has other fields and
 737          * the embedded ucontext is not at the front, so aligning this won't
 738          * help us.  Fortunately we bcopy in/out of the sigframe, so the
 739          * kernel is ok.
 740          *
 741          * The problem though is if userland winds up trying to use the
 742          * context directly.
 743          */
 744         sfp = (struct sigframe *)((intptr_t)sp & ~(intptr_t)0xF);
 745
 746         /* Translate the signal is appropriate */
 747         if (p->p_sysent->sv_sigtbl) {
 748                 if (sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 749                         sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 750         }
 751
 752         /*
 753          * Build the argument list for the signal handler.
 754          *
 755          * Arguments are in registers (%rdi, %rsi, %rdx, %rcx)
 756          */
 757         regs->tf_rdi = sig;                             /* argument 1 */
 758         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc;         /* argument 3 */
 759
 760         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 761                 /*
 762                  * Signal handler installed with SA_SIGINFO.
 763                  *
 764                  * action(signo, siginfo, ucontext)
 765                  */
 766                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* argument 2 */
 767                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 768                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 769
 770                 /* fill siginfo structure */
 771                 sf.sf_si.si_signo = sig;
 772                 sf.sf_si.si_code = code;
 773                 sf.sf_si.si_addr = (void *)regs->tf_addr;
 774         } else {
 775                 /*
 776                  * Old FreeBSD-style arguments.
 777                  *
 778                  * handler (signo, code, [uc], addr)
 779                  */
 780                 regs->tf_rsi = (register_t)code;        /* argument 2 */
 781                 regs->tf_rcx = (register_t)regs->tf_addr; /* argument 4 */
 782                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 783         }
 784
 785         /*
 786          * If we're a vm86 process, we want to save the segment registers.
 787          * We also change eflags to be our emulated eflags, not the actual
 788          * eflags.
 789          */
 790 #if JG
 791         if (regs->tf_eflags & PSL_VM) {
 792                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 793                 struct vm86_kernel *vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 794
 795                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gs = tf->tf_vm86_gs;
 796                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fs = tf->tf_vm86_fs;
 797                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_es = tf->tf_vm86_es;
 798                 sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_ds = tf->tf_vm86_ds;
 799
 800                 if (vm86->vm86_has_vme == 0)
 801                         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_eflags =
 802                             (tf->tf_eflags & ~(PSL_VIF | PSL_VIP)) |
 803                             (vm86->vm86_eflags & (PSL_VIF | PSL_VIP));
 804
 805                 /*
 806                  * Clear PSL_NT to inhibit T_TSSFLT faults on return from
 807                  * syscalls made by the signal handler.  This just avoids
 808                  * wasting time for our lazy fixup of such faults.  PSL_NT
 809                  * does nothing in vm86 mode, but vm86 programs can set it
 810                  * almost legitimately in probes for old cpu types.
 811                  */
 812                 tf->tf_eflags &= ~(PSL_VM | PSL_NT | PSL_VIF | PSL_VIP);
 813         }
 814 #endif
 815
 816         /*
 817          * Save the FPU state and reinit the FP unit
 818          */
 819         npxpush(&sf.sf_uc.uc_mcontext);
 820
 821         /*
 822          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 823          */
 824         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(struct sigframe)) != 0) {
 825                 /*
 826                  * Something is wrong with the stack pointer.
 827                  * ...Kill the process.
 828                  */
 829                 sigexit(lp, SIGILL);
 830         }
 831
 832         regs->tf_rsp = (register_t)sfp;
 833         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 834
 835         /*
 836          * i386 abi specifies that the direction flag must be cleared
 837          * on function entry
 838          */
 839         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T|PSL_D);
 840
 841         /*
 842          * 64 bit mode has a code and stack selector but
 843          * no data or extra selector.  %fs and %gs are not
 844          * stored in-context.
 845          */
 846         regs->tf_cs = _ucodesel;
 847         regs->tf_ss = _udatasel;
 848         clear_quickret();
 849 }
 850
 851 /*
 852  * Sanitize the trapframe for a virtual kernel passing control to a custom
 853  * VM context.  Remove any items that would otherwise create a privilage
 854  * issue.
 855  *
 856  * XXX at the moment we allow userland to set the resume flag.  Is this a
 857  * bad idea?
 858  */
 859 int
 860 cpu_sanitize_frame(struct trapframe *frame)
 861 {
 862         frame->tf_cs = _ucodesel;
 863         frame->tf_ss = _udatasel;
 864         /* XXX VM (8086) mode not supported? */
 865         frame->tf_rflags &= (PSL_RF | PSL_USERCHANGE | PSL_VM_UNSUPP);
 866         frame->tf_rflags |= PSL_RESERVED_DEFAULT | PSL_I;
 867
 868         return(0);
 869 }
 870
 871 /*
 872  * Sanitize the tls so loading the descriptor does not blow up
 873  * on us.  For x86_64 we don't have to do anything.
 874  */
 875 int
 876 cpu_sanitize_tls(struct savetls *tls)
 877 {
 878         return(0);
 879 }
 880
 881 /*
 882  * sigreturn(ucontext_t *sigcntxp)
 883  *
 884  * System call to cleanup state after a signal
 885  * has been taken.  Reset signal mask and
 886  * stack state from context left by sendsig (above).
 887  * Return to previous pc and psl as specified by
 888  * context left by sendsig. Check carefully to
 889  * make sure that the user has not modified the
 890  * state to gain improper privileges.
 891  *
 892  * MPSAFE
 893  */
 894 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 895 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 896
 897 int
 898 sys_sigreturn(struct sigreturn_args *uap)
 899 {
 900         struct lwp *lp = curthread->td_lwp;
 901         struct trapframe *regs;
 902         ucontext_t uc;
 903         ucontext_t *ucp;
 904         register_t rflags;
 905         int cs;
 906         int error;
 907
 908         /*
 909          * We have to copy the information into kernel space so userland
 910          * can't modify it while we are sniffing it.
 911          */
 912         regs = lp->lwp_md.md_regs;
 913         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 914         if (error)
 915                 return (error);
 916         ucp = &uc;
 917         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 918
 919         /* VM (8086) mode not supported */
 920         rflags &= ~PSL_VM_UNSUPP;
 921
 922 #if JG
 923         if (eflags & PSL_VM) {
 924                 struct trapframe_vm86 *tf = (struct trapframe_vm86 *)regs;
 925                 struct vm86_kernel *vm86;
 926
 927                 /*
 928                  * if pcb_ext == 0 or vm86_inited == 0, the user hasn't
 929                  * set up the vm86 area, and we can't enter vm86 mode.
 930                  */
 931                 if (lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext == 0)
 932                         return (EINVAL);
 933                 vm86 = &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_ext->ext_vm86;
 934                 if (vm86->vm86_inited == 0)
 935                         return (EINVAL);
 936
 937                 /* go back to user mode if both flags are set */
 938                 if ((eflags & PSL_VIP) && (eflags & PSL_VIF))
 939                         trapsignal(lp, SIGBUS, 0);
 940
 941                 if (vm86->vm86_has_vme) {
 942                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VME_USERCHANGE) |
 943                             (eflags & VME_USERCHANGE) | PSL_VM;
 944                 } else {
 945                         vm86->vm86_eflags = eflags;     /* save VIF, VIP */
 946                         eflags = (tf->tf_eflags & ~VM_USERCHANGE) |
 947                             (eflags & VM_USERCHANGE) | PSL_VM;
 948                 }
 949                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_gs, tf, sizeof(struct trapframe));
 950                 tf->tf_eflags = eflags;
 951                 tf->tf_vm86_ds = tf->tf_ds;
 952                 tf->tf_vm86_es = tf->tf_es;
 953                 tf->tf_vm86_fs = tf->tf_fs;
 954                 tf->tf_vm86_gs = tf->tf_gs;
 955                 tf->tf_ds = _udatasel;
 956                 tf->tf_es = _udatasel;
 957                 tf->tf_fs = _udatasel;
 958                 tf->tf_gs = _udatasel;
 959         } else
 960 #endif
 961         {
 962                 /*
 963                  * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 964                  */
 965                 /*
 966                  * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 967                  * The cpu sets PSL_RF in tf_eflags for faults.  Debuggers
 968                  * should sometimes set it there too.  tf_eflags is kept in
 969                  * the signal context during signal handling and there is no
 970                  * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 971                  * corrupted by the signal handler without us knowing.
 972                  * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 973                  * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 974                  */
 975                 if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 976                         kprintf("sigreturn: rflags = 0x%lx\n", (long)rflags);
 977                         return(EINVAL);
 978                 }
 979
 980                 /*
 981                  * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 982                  * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 983                  * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 984                  */
 985                 cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
 986                 if (!CS_SECURE(cs)) {
 987                         kprintf("sigreturn: cs = 0x%x\n", cs);
 988                         trapsignal(lp, SIGBUS, T_PROTFLT);
 989                         return(EINVAL);
 990                 }
 991                 bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(struct trapframe));
 992         }
 993
 994         /*
 995          * Restore the FPU state from the frame
 996          */
 997         crit_enter();
 998         npxpop(&ucp->uc_mcontext);
 999
1000         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
1001                 lp->lwp_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
1002         else
1003                 lp->lwp_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
1004
1005         lp->lwp_sigmask = ucp->uc_sigmask;
1006         SIG_CANTMASK(lp->lwp_sigmask);
1007         clear_quickret();
1008         crit_exit();
1009         return(EJUSTRETURN);
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Machine dependent boot() routine
1014  *
1015  * I haven't seen anything to put here yet
1016  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
1017  */
1018 void
1019 cpu_boot(int howto)
1020 {
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Shutdown the CPU as much as possible
1025  */
1026 void
1027 cpu_halt(void)
1028 {
1029         for (;;)
1030                 __asm__ __volatile("hlt");
1031 }
1032
1033 /*
1034  * cpu_idle() represents the idle LWKT.  You cannot return from this function
1035  * (unless you want to blow things up!).  Instead we look for runnable threads
1036  * and loop or halt as appropriate.  Giant is not held on entry to the thread.
1037  *
1038  * The main loop is entered with a critical section held, we must release
1039  * the critical section before doing anything else.  lwkt_switch() will
1040  * check for pending interrupts due to entering and exiting its own
1041  * critical section.
1042  *
1043  * NOTE: On an SMP system we rely on a scheduler IPI to wake a HLTed cpu up.
1044  *       However, there are cases where the idlethread will be entered with
1045  *       the possibility that no IPI will occur and in such cases
1046  *       lwkt_switch() sets TDF_IDLE_NOHLT.
1047  *
1048  * NOTE: cpu_idle_repeat determines how many entries into the idle thread
1049  *       must occur before it starts using ACPI halt.
1050  */
1051 static int      cpu_idle_hlt = 2;
1052 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hlt, CTLFLAG_RW,
1053     &cpu_idle_hlt, 0, "Idle loop HLT enable");
1054 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_repeat, CTLFLAG_RW,
1055     &cpu_idle_repeat, 0, "Idle entries before acpi hlt");
1056
1057 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_hltcnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1058     0, CPU_IDLE_STAT_HALT, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry halts");
1059 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, cpu_idle_spincnt, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
1060     0, CPU_IDLE_STAT_SPIN, sysctl_cpu_idle_cnt, "Q", "Idle loop entry spins");
1061
1062 static void
1063 cpu_idle_default_hook(void)
1064 {
1065         /*
1066          * We must guarentee that hlt is exactly the instruction
1067          * following the sti.
1068          */
1069         __asm __volatile("sti; hlt");
1070 }
1071
1072 /* Other subsystems (e.g., ACPI) can hook this later. */
1073 void (*cpu_idle_hook)(void) = cpu_idle_default_hook;
1074
1075 static __inline int
1076 cpu_mwait_cx_hint(struct cpu_idle_stat *stat)
1077 {
1078         int hint, cx_idx;
1079         u_int idx;
1080
1081         if (cpu_mwait_halt >= 0) {
1082                 hint = cpu_mwait_halt;
1083                 goto done;
1084         }
1085
1086         idx = (stat->repeat + stat->repeat_last + stat->repeat_delta) >>
1087             cpu_mwait_repeat_shift;
1088         if (idx >= cpu_mwait_c1_hints_cnt) {
1089                 /* Step up faster, once we walked through all C1 states */
1090                 stat->repeat_delta += 1 << (cpu_mwait_repeat_shift + 1);
1091         }
1092         if (cpu_mwait_halt == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
1093                 if (idx >= cpu_mwait_deep_hints_cnt)
1094                         idx = cpu_mwait_deep_hints_cnt - 1;
1095                 hint = cpu_mwait_deep_hints[idx];
1096         } else {
1097                 if (idx >= cpu_mwait_hints_cnt)
1098                         idx = cpu_mwait_hints_cnt - 1;
1099                 hint = cpu_mwait_hints[idx];
1100         }
1101 done:
1102         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
1103         if (cx_idx >= 0 && cx_idx < CPU_MWAIT_CX_MAX)
1104                 stat->mwait_cx[cx_idx]++;
1105         return hint;
1106 }
1107
1108 void
1109 cpu_idle(void)
1110 {
1111         globaldata_t gd = mycpu;
1112         struct cpu_idle_stat *stat = &cpu_idle_stats[gd->gd_cpuid];
1113         struct thread *td __debugvar = gd->gd_curthread;
1114         int reqflags;
1115         int quick;
1116
1117         stat->repeat = stat->repeat_last = cpu_idle_repeat_max;
1118
1119         crit_exit();
1120         KKASSERT(td->td_critcount == 0);
1121         for (;;) {
1122                 /*
1123                  * See if there are any LWKTs ready to go.
1124                  */
1125                 lwkt_switch();
1126
1127                 /*
1128                  * When halting inside a cli we must check for reqflags
1129                  * races, particularly [re]schedule requests.  Running
1130                  * splz() does the job.
1131                  *
1132                  * cpu_idle_hlt:
1133                  *      0       Never halt, just spin
1134                  *
1135                  *      1       Always use HLT (or MONITOR/MWAIT if avail).
1136                  *              This typically eats more power than the
1137                  *              ACPI halt.
1138                  *
1139                  *      2       Use HLT/MONITOR/MWAIT up to a point and then
1140                  *              use the ACPI halt (default).  This is a hybrid
1141                  *              approach.  See machdep.cpu_idle_repeat.
1142                  *
1143                  *      3       Always use the ACPI halt.  This typically
1144                  *              eats the least amount of power but the cpu
1145                  *              will be slow waking up.  Slows down e.g.
1146                  *              compiles and other pipe/event oriented stuff.
1147                  *
1148                  * NOTE: Interrupts are enabled and we are not in a critical
1149                  *       section.
1150                  *
1151                  * NOTE: Preemptions do not reset gd_idle_repeat.   Also we
1152                  *       don't bother capping gd_idle_repeat, it is ok if
1153                  *       it overflows.
1154                  */
1155                 if (gd->gd_idle_repeat == 0) {
1156                         stat->repeat = (stat->repeat + stat->repeat_last) >> 1;
1157                         if (stat->repeat > cpu_idle_repeat_max)
1158                                 stat->repeat = cpu_idle_repeat_max;
1159                         stat->repeat_last = 0;
1160                         stat->repeat_delta = 0;
1161                 }
1162                 ++stat->repeat_last;
1163
1164                 ++gd->gd_idle_repeat;
1165                 reqflags = gd->gd_reqflags;
1166                 quick = (cpu_idle_hlt == 1) ||
1167                         (cpu_idle_hlt < 3 &&
1168                          gd->gd_idle_repeat < cpu_idle_repeat);
1169
1170                 if (quick && (cpu_mi_feature & CPU_MI_MONITOR) &&
1171                     (reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1172                         splz(); /* XXX */
1173                         cpu_mmw_pause_int(&gd->gd_reqflags, reqflags,
1174                             cpu_mwait_cx_hint(stat), 0);
1175                         stat->halt++;
1176                 } else if (cpu_idle_hlt) {
1177                         __asm __volatile("cli");
1178                         splz();
1179                         if ((gd->gd_reqflags & RQF_IDLECHECK_WK_MASK) == 0) {
1180                                 if (quick)
1181                                         cpu_idle_default_hook();
1182                                 else
1183                                         cpu_idle_hook();
1184                         }
1185                         __asm __volatile("sti");
1186                         stat->halt++;
1187                 } else {
1188                         splz();
1189                         __asm __volatile("sti");
1190                         stat->spin++;
1191                 }
1192         }
1193 }
1194
1195 /*
1196  * This routine is called if a spinlock has been held through the
1197  * exponential backoff period and is seriously contested.  On a real cpu
1198  * we let it spin.
1199  */
1200 void
1201 cpu_spinlock_contested(void)
1202 {
1203         cpu_pause();
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Clear registers on exec
1208  */
1209 void
1210 exec_setregs(u_long entry, u_long stack, u_long ps_strings)
1211 {
1212         struct thread *td = curthread;
1213         struct lwp *lp = td->td_lwp;
1214         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
1215         struct trapframe *regs = lp->lwp_md.md_regs;
1216
1217         /* was i386_user_cleanup() in NetBSD */
1218         user_ldt_free(pcb);
1219
1220         clear_quickret();
1221         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
1222         regs->tf_rip = entry;
1223         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8; /* align the stack */
1224         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
1225         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
1226         regs->tf_ss = _udatasel;
1227         regs->tf_cs = _ucodesel;
1228         regs->tf_rbx = ps_strings;
1229
1230         /*
1231          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
1232          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
1233          */
1234         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
1235                 pcb->pcb_dr0 = 0;
1236                 pcb->pcb_dr1 = 0;
1237                 pcb->pcb_dr2 = 0;
1238                 pcb->pcb_dr3 = 0;
1239                 pcb->pcb_dr6 = 0;
1240                 pcb->pcb_dr7 = 0; /* JG set bit 10? */
1241                 if (pcb == td->td_pcb) {
1242                         /*
1243                          * Clear the debug registers on the running
1244                          * CPU, otherwise they will end up affecting
1245                          * the next process we switch to.
1246                          */
1247                         reset_dbregs();
1248                 }
1249                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
1250         }
1251
1252         /*
1253          * Initialize the math emulator (if any) for the current process.
1254          * Actually, just clear the bit that says that the emulator has
1255          * been initialized.  Initialization is delayed until the process
1256          * traps to the emulator (if it is done at all) mainly because
1257          * emulators don't provide an entry point for initialization.
1258          */
1259         pcb->pcb_flags &= ~FP_SOFTFP;
1260
1261         /*
1262          * NOTE: do not set CR0_TS here.  npxinit() must do it after clearing
1263          *       gd_npxthread.  Otherwise a preemptive interrupt thread
1264          *       may panic in npxdna().
1265          */
1266         crit_enter();
1267         load_cr0(rcr0() | CR0_MP);
1268
1269         /*
1270          * NOTE: The MSR values must be correct so we can return to
1271          *       userland.  gd_user_fs/gs must be correct so the switch
1272          *       code knows what the current MSR values are.
1273          */
1274         pcb->pcb_fsbase = 0;    /* Values loaded from PCB on switch */
1275         pcb->pcb_gsbase = 0;
1276         mdcpu->gd_user_fs = 0;  /* Cache of current MSR values */
1277         mdcpu->gd_user_gs = 0;
1278         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);   /* Set MSR values for return to userland */
1279         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);
1280
1281         /* Initialize the npx (if any) for the current process. */
1282         npxinit(__INITIAL_FPUCW__);
1283         crit_exit();
1284
1285         pcb->pcb_ds = _udatasel;
1286         pcb->pcb_es = _udatasel;
1287         pcb->pcb_fs = _udatasel;
1288         pcb->pcb_gs = _udatasel;
1289 }
1290
1291 void
1292 cpu_setregs(void)
1293 {
1294         register_t cr0;
1295
1296         cr0 = rcr0();
1297         cr0 |= CR0_NE;                  /* Done by npxinit() */
1298         cr0 |= CR0_MP | CR0_TS;         /* Done at every execve() too. */
1299         cr0 |= CR0_WP | CR0_AM;
1300         load_cr0(cr0);
1301         load_gs(_udatasel);
1302 }
1303
1304 static int
1305 sysctl_machdep_adjkerntz(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1306 {
1307         int error;
1308         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2,
1309                 req);
1310         if (!error && req->newptr)
1311                 resettodr();
1312         return (error);
1313 }
1314
1315 SYSCTL_PROC(_machdep, CPU_ADJKERNTZ, adjkerntz, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1316         &adjkerntz, 0, sysctl_machdep_adjkerntz, "I", "");
1317
1318 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_DISRTCSET, disable_rtc_set,
1319         CTLFLAG_RW, &disable_rtc_set, 0, "");
1320
1321 #if JG
1322 SYSCTL_STRUCT(_machdep, CPU_BOOTINFO, bootinfo,
1323         CTLFLAG_RD, &bootinfo, bootinfo, "");
1324 #endif
1325
1326 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_WALLCLOCK, wall_cmos_clock,
1327         CTLFLAG_RW, &wall_cmos_clock, 0, "");
1328
1329 extern u_long bootdev;          /* not a cdev_t - encoding is different */
1330 SYSCTL_ULONG(_machdep, OID_AUTO, guessed_bootdev,
1331         CTLFLAG_RD, &bootdev, 0, "Boot device (not in cdev_t format)");
1332
1333 /*
1334  * Initialize 386 and configure to run kernel
1335  */
1336
1337 /*
1338  * Initialize segments & interrupt table
1339  */
1340
1341 int _default_ldt;
1342 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];      /* global descriptor table */
1343 struct gate_descriptor idt_arr[MAXCPU][NIDT];
1344 #if JG
1345 union descriptor ldt[NLDT];             /* local descriptor table */
1346 #endif
1347
1348 /* table descriptors - used to load tables by cpu */
1349 struct region_descriptor r_gdt;
1350 struct region_descriptor r_idt_arr[MAXCPU];
1351
1352 /* JG proc0paddr is a virtual address */
1353 void *proc0paddr;
1354 /* JG alignment? */
1355 char proc0paddr_buff[LWKT_THREAD_STACK];
1356
1357
1358 /* software prototypes -- in more palatable form */
1359 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
1360 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
1361 {       0x0,                    /* segment base address  */
1362         0x0,                    /* length */
1363         0,                      /* segment type */
1364         0,                      /* segment descriptor priority level */
1365         0,                      /* segment descriptor present */
1366         0,                      /* long */
1367         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1368         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1369 /* GCODE_SEL    1 Code Descriptor for kernel */
1370 {       0x0,                    /* segment base address  */
1371         0xfffff,                /* length - all address space */
1372         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1373         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1374         1,                      /* segment descriptor present */
1375         1,                      /* long */
1376         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1377         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1378 /* GDATA_SEL    2 Data Descriptor for kernel */
1379 {       0x0,                    /* segment base address  */
1380         0xfffff,                /* length - all address space */
1381         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1382         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1383         1,                      /* segment descriptor present */
1384         1,                      /* long */
1385         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1386         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1387 /* GUCODE32_SEL 3 32 bit Code Descriptor for user */
1388 {       0x0,                    /* segment base address  */
1389         0xfffff,                /* length - all address space */
1390         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1391         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1392         1,                      /* segment descriptor present */
1393         0,                      /* long */
1394         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1395         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1396 /* GUDATA_SEL   4 32/64 bit Data Descriptor for user */
1397 {       0x0,                    /* segment base address  */
1398         0xfffff,                /* length - all address space */
1399         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1400         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1401         1,                      /* segment descriptor present */
1402         0,                      /* long */
1403         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1404         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1405 /* GUCODE_SEL   5 64 bit Code Descriptor for user */
1406 {       0x0,                    /* segment base address  */
1407         0xfffff,                /* length - all address space */
1408         SDT_MEMERA,             /* segment type */
1409         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1410         1,                      /* segment descriptor present */
1411         1,                      /* long */
1412         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1413         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1414 /* GPROC0_SEL   6 Proc 0 Tss Descriptor */
1415 {
1416         0x0,                    /* segment base address */
1417         sizeof(struct x86_64tss)-1,/* length - all address space */
1418         SDT_SYSTSS,             /* segment type */
1419         SEL_KPL,                /* segment descriptor priority level */
1420         1,                      /* segment descriptor present */
1421         0,                      /* long */
1422         0,                      /* unused - default 32 vs 16 bit size */
1423         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1424 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1425 {       0x0,                    /* segment base address  */
1426         0x0,                    /* length */
1427         0,                      /* segment type */
1428         0,                      /* segment descriptor priority level */
1429         0,                      /* segment descriptor present */
1430         0,                      /* long */
1431         0,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1432         0                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1433 /* GUGS32_SEL   8 32 bit GS Descriptor for user */
1434 {       0x0,                    /* segment base address  */
1435         0xfffff,                /* length - all address space */
1436         SDT_MEMRWA,             /* segment type */
1437         SEL_UPL,                /* segment descriptor priority level */
1438         1,                      /* segment descriptor present */
1439         0,                      /* long */
1440         1,                      /* default 32 vs 16 bit size */
1441         1                       /* limit granularity (byte/page units)*/ },
1442 };
1443
1444 void
1445 setidt_global(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist)
1446 {
1447         int cpu;
1448
1449         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
1450                 struct gate_descriptor *ip = &idt_arr[cpu][idx];
1451
1452                 ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1453                 ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1454                 ip->gd_ist = ist;
1455                 ip->gd_xx = 0;
1456                 ip->gd_type = typ;
1457                 ip->gd_dpl = dpl;
1458                 ip->gd_p = 1;
1459                 ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1460         }
1461 }
1462
1463 void
1464 setidt(int idx, inthand_t *func, int typ, int dpl, int ist, int cpu)
1465 {
1466         struct gate_descriptor *ip;
1467
1468         KASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus, ("invalid cpu %d", cpu));
1469
1470         ip = &idt_arr[cpu][idx];
1471         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1472         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1473         ip->gd_ist = ist;
1474         ip->gd_xx = 0;
1475         ip->gd_type = typ;
1476         ip->gd_dpl = dpl;
1477         ip->gd_p = 1;
1478         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1479 }
1480
1481 #define IDTVEC(name)    __CONCAT(X,name)
1482
1483 extern inthand_t
1484         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1485         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1486         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1487         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1488         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1489         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1490
1491 #ifdef DEBUG_INTERRUPTS
1492 extern inthand_t *Xrsvdary[256];
1493 #endif
1494
1495 void
1496 sdtossd(struct user_segment_descriptor *sd, struct soft_segment_descriptor *ssd)
1497 {
1498         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1499         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1500         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1501         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1502         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1503         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1504         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1505 }
1506
1507 void
1508 ssdtosd(struct soft_segment_descriptor *ssd, struct user_segment_descriptor *sd)
1509 {
1510
1511         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1512         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1513         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1514         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1515         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1516         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1517         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1518         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1519         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1520         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1521 }
1522
1523 void
1524 ssdtosyssd(struct soft_segment_descriptor *ssd,
1525     struct system_segment_descriptor *sd)
1526 {
1527
1528         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1529         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1530         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1531         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1532         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1533         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1534         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1535         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1536 }
1537
1538 /*
1539  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1540  * available physical memory in the system, then test this memory and
1541  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1542  *
1543  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1544  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1545  *
1546  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1547  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1548  *
1549  * Memory is aligned to PHYSMAP_ALIGN which must be a multiple
1550  * of PAGE_SIZE.  This also greatly reduces the memory test time
1551  * which would otherwise be excessive on machines with > 8G of ram.
1552  *
1553  * XXX first should be vm_paddr_t.
1554  */
1555
1556 #define PHYSMAP_ALIGN           (vm_paddr_t)(128 * 1024)
1557 #define PHYSMAP_ALIGN_MASK      (vm_paddr_t)(PHYSMAP_ALIGN - 1)
1558         vm_paddr_t physmap[PHYSMAP_SIZE];
1559         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1560         u_int32_t smapsize;
1561
1562 static void
1563 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1564 {
1565         int off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1566         int i, j;
1567         vm_paddr_t pa;
1568         vm_paddr_t msgbuf_size;
1569         u_long physmem_tunable;
1570         pt_entry_t *pte;
1571         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1572
1573         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1574         physmap_idx = 0;
1575
1576         /*
1577          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1578          *
1579          * subr_module.c says:
1580          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1581          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1582          */
1583         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1584             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1585         if (smapbase == NULL)
1586                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1587
1588         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1589         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1590
1591         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++) {
1592                 if (boothowto & RB_VERBOSE)
1593                         kprintf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1594                             smap->type, smap->base, smap->length);
1595
1596                 if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1597                         continue;
1598
1599                 if (smap->length == 0)
1600                         continue;
1601
1602                 for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1603                         if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1604                                 if (boothowto & RB_VERBOSE) {
1605                                         kprintf("Overlapping or non-monotonic "
1606                                                 "memory region, ignoring "
1607                                                 "second region\n");
1608                                 }
1609                                 break;
1610                         }
1611                 }
1612                 if (i <= physmap_idx)
1613                         continue;
1614
1615                 Realmem += smap->length;
1616
1617                 if (smap->base == physmap[physmap_idx + 1]) {
1618                         physmap[physmap_idx + 1] += smap->length;
1619                         continue;
1620                 }
1621
1622                 physmap_idx += 2;
1623                 if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1624                         kprintf("Too many segments in the physical "
1625                                 "address map, giving up\n");
1626                         break;
1627                 }
1628                 physmap[physmap_idx] = smap->base;
1629                 physmap[physmap_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1630         }
1631
1632         base_memory = physmap[1] / 1024;
1633         /* make hole for AP bootstrap code */
1634         physmap[1] = mp_bootaddress(base_memory);
1635
1636         /* Save EBDA address, if any */
1637         ebda_addr = (u_long)(*(u_short *)(KERNBASE + 0x40e));
1638         ebda_addr <<= 4;
1639
1640         /*
1641          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1642          * highest page of the physical address space.  It should be
1643          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1644          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1645          */
1646         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1647
1648 #ifdef MAXMEM
1649         Maxmem = MAXMEM / 4;
1650 #endif
1651
1652         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1653                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1654
1655         /*
1656          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1657          * in the system.
1658          */
1659         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1660                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1661
1662         /*
1663          * Blowing out the DMAP will blow up the system.
1664          */
1665         if (Maxmem > atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS)) {
1666                 kprintf("Limiting Maxmem due to DMAP size\n");
1667                 Maxmem = atop(DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS);
1668         }
1669
1670         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1671             (boothowto & RB_VERBOSE)) {
1672                 kprintf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1673         }
1674
1675         /*
1676          * Call pmap initialization to make new kernel address space
1677          *
1678          * Mask off page 0.
1679          */
1680         pmap_bootstrap(&first);
1681         physmap[0] = PAGE_SIZE;
1682
1683         /*
1684          * Align the physmap to PHYSMAP_ALIGN and cut out anything
1685          * exceeding Maxmem.
1686          */
1687         for (i = j = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1688                 if (physmap[i+1] > ptoa(Maxmem))
1689                         physmap[i+1] = ptoa(Maxmem);
1690                 physmap[i] = (physmap[i] + PHYSMAP_ALIGN_MASK) &
1691                              ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1692                 physmap[i+1] = physmap[i+1] & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1693
1694                 physmap[j] = physmap[i];
1695                 physmap[j+1] = physmap[i+1];
1696
1697                 if (physmap[i] < physmap[i+1])
1698                         j += 2;
1699         }
1700         physmap_idx = j - 2;
1701
1702         /*
1703          * Align anything else used in the validation loop.
1704          */
1705         first = (first + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1706
1707         /*
1708          * Size up each available chunk of physical memory.
1709          */
1710         pa_indx = 0;
1711         da_indx = 1;
1712         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1713         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1714         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1715         pte = CMAP1;
1716
1717         /*
1718          * Get dcons buffer address
1719          */
1720         if (kgetenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1721             kgetenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1722                 dcons_addr = 0;
1723
1724         /*
1725          * Validate the physical memory.  The physical memory segments
1726          * have already been aligned to PHYSMAP_ALIGN which is a multiple
1727          * of PAGE_SIZE.
1728          */
1729         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1730                 vm_paddr_t end;
1731
1732                 end = physmap[i + 1];
1733
1734                 for (pa = physmap[i]; pa < end; pa += PHYSMAP_ALIGN) {
1735                         int tmp, page_bad, full;
1736                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1737
1738                         full = FALSE;
1739                         /*
1740                          * block out kernel memory as not available.
1741                          */
1742                         if (pa >= 0x200000 && pa < first)
1743                                 goto do_dump_avail;
1744
1745                         /*
1746                          * block out dcons buffer
1747                          */
1748                         if (dcons_addr > 0
1749                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1750                             && pa < dcons_addr + dcons_size) {
1751                                 goto do_dump_avail;
1752                         }
1753
1754                         page_bad = FALSE;
1755
1756                         /*
1757                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1758                          */
1759                         *pte = pa |
1760                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
1761                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1762                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_N_IDX];
1763                         cpu_invltlb();
1764
1765                         tmp = *ptr;
1766                         /*
1767                          * Test for alternating 1's and 0's
1768                          */
1769                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1770                         cpu_mfence();
1771                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1772                                 page_bad = TRUE;
1773                         /*
1774                          * Test for alternating 0's and 1's
1775                          */
1776                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1777                         cpu_mfence();
1778                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1779                                 page_bad = TRUE;
1780                         /*
1781                          * Test for all 1's
1782                          */
1783                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1784                         cpu_mfence();
1785                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1786                                 page_bad = TRUE;
1787                         /*
1788                          * Test for all 0's
1789                          */
1790                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1791                         cpu_mfence();
1792                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1793                                 page_bad = TRUE;
1794                         /*
1795                          * Restore original value.
1796                          */
1797                         *ptr = tmp;
1798
1799                         /*
1800                          * Adjust array of valid/good pages.
1801                          */
1802                         if (page_bad == TRUE)
1803                                 continue;
1804                         /*
1805                          * If this good page is a continuation of the
1806                          * previous set of good pages, then just increase
1807                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1808                          * Note that "end" points one higher than end,
1809                          * making the range >= start and < end.
1810                          * If we're also doing a speculative memory
1811                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1812                          * so that we keep going. The first bad page
1813                          * will terminate the loop.
1814                          */
1815                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1816                                 phys_avail[pa_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1817                         } else {
1818                                 pa_indx++;
1819                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1820                                         kprintf(
1821                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1822                                         pa_indx--;
1823                                         full = TRUE;
1824                                         goto do_dump_avail;
1825                                 }
1826                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;
1827                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1828                         }
1829                         physmem += PHYSMAP_ALIGN / PAGE_SIZE;
1830 do_dump_avail:
1831                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1832                                 dump_avail[da_indx] += PHYSMAP_ALIGN;
1833                         } else {
1834                                 da_indx++;
1835                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1836                                         da_indx--;
1837                                         goto do_next;
1838                                 }
1839                                 dump_avail[da_indx++] = pa;
1840                                 dump_avail[da_indx] = pa + PHYSMAP_ALIGN;
1841                         }
1842 do_next:
1843                         if (full)
1844                                 break;
1845                 }
1846         }
1847         *pte = 0;
1848         cpu_invltlb();
1849
1850         /*
1851          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1852          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1853          * calculation, etc.).
1854          */
1855         msgbuf_size = (MSGBUF_SIZE + PHYSMAP_ALIGN_MASK) & ~PHYSMAP_ALIGN_MASK;
1856
1857         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PHYSMAP_ALIGN +
1858                msgbuf_size >= phys_avail[pa_indx]) {
1859                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1860                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1861                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1862         }
1863
1864         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1865
1866         /* Trim off space for the message buffer. */
1867         phys_avail[pa_indx] -= msgbuf_size;
1868
1869         avail_end = phys_avail[pa_indx];
1870
1871         /* Map the message buffer. */
1872         for (off = 0; off < msgbuf_size; off += PAGE_SIZE) {
1873                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off,
1874                             phys_avail[pa_indx] + off);
1875         }
1876 }
1877
1878 struct machintr_abi MachIntrABI;
1879
1880 /*
1881  * IDT VECTORS:
1882  *      0       Divide by zero
1883  *      1       Debug
1884  *      2       NMI
1885  *      3       BreakPoint
1886  *      4       OverFlow
1887  *      5       Bound-Range
1888  *      6       Invalid OpCode
1889  *      7       Device Not Available (x87)
1890  *      8       Double-Fault
1891  *      9       Coprocessor Segment overrun (unsupported, reserved)
1892  *      10      Invalid-TSS
1893  *      11      Segment not present
1894  *      12      Stack
1895  *      13      General Protection
1896  *      14      Page Fault
1897  *      15      Reserved
1898  *      16      x87 FP Exception pending
1899  *      17      Alignment Check
1900  *      18      Machine Check
1901  *      19      SIMD floating point
1902  *      20-31   reserved
1903  *      32-255  INTn/external sources
1904  */
1905 u_int64_t
1906 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1907 {
1908         caddr_t kmdp;
1909         int gsel_tss, x, cpu;
1910 #if JG
1911         int metadata_missing, off;
1912 #endif
1913         struct mdglobaldata *gd;
1914         u_int64_t msr;
1915
1916         /*
1917          * Prevent lowering of the ipl if we call tsleep() early.
1918          */
1919         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
1920         bzero(gd, sizeof(*gd));
1921
1922         /*
1923          * Note: on both UP and SMP curthread must be set non-NULL
1924          * early in the boot sequence because the system assumes
1925          * that 'curthread' is never NULL.
1926          */
1927
1928         gd->mi.gd_curthread = &thread0;
1929         thread0.td_gd = &gd->mi;
1930
1931         atdevbase = ISA_HOLE_START + PTOV_OFFSET;
1932
1933 #if JG
1934         metadata_missing = 0;
1935         if (bootinfo.bi_modulep) {
1936                 preload_metadata = (caddr_t)bootinfo.bi_modulep + KERNBASE;
1937                 preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1938         } else {
1939                 metadata_missing = 1;
1940         }
1941         if (bootinfo.bi_envp)
1942                 kern_envp = (caddr_t)bootinfo.bi_envp + KERNBASE;
1943 #endif
1944
1945         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + PTOV_OFFSET);
1946         preload_bootstrap_relocate(PTOV_OFFSET);
1947         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1948         if (kmdp == NULL)
1949                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1950         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1951         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + PTOV_OFFSET;
1952 #ifdef DDB
1953         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1954         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1955 #endif
1956
1957         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1958                 bootverbose++;
1959
1960         /*
1961          * Default MachIntrABI to ICU
1962          */
1963         MachIntrABI = MachIntrABI_ICU;
1964
1965         /*
1966          * start with one cpu.  Note: with one cpu, ncpus2_shift, ncpus2_mask,
1967          * and ncpus_fit_mask remain 0.
1968          */
1969         ncpus = 1;
1970         ncpus2 = 1;
1971         ncpus_fit = 1;
1972         /* Init basic tunables, hz etc */
1973         init_param1();
1974
1975         /*
1976          * make gdt memory segments
1977          */
1978         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
1979                 (uintptr_t) &CPU_prvspace[0].mdglobaldata.gd_common_tss;
1980
1981         gd->mi.gd_prvspace = &CPU_prvspace[0];
1982
1983         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1984                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
1985                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1986         }
1987         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1988             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1989
1990         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1991         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1992         lgdt(&r_gdt);
1993
1994         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1995         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)&gd->mi);
1996         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1997
1998         mi_gdinit(&gd->mi, 0);
1999         cpu_gdinit(gd, 0);
2000         proc0paddr = proc0paddr_buff;
2001         mi_proc0init(&gd->mi, proc0paddr);
2002         safepri = TDPRI_MAX;
2003
2004         /* spinlocks and the BGL */
2005         init_locks();
2006
2007         /* exceptions */
2008         for (x = 0; x < NIDT; x++)
2009                 setidt_global(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2010         setidt_global(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2011         setidt_global(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2012         setidt_global(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2013         setidt_global(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
2014         setidt_global(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2015         setidt_global(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2016         setidt_global(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2017         setidt_global(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2018         setidt_global(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
2019         setidt_global(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2020         setidt_global(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2021         setidt_global(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2022         setidt_global(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2023         setidt_global(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2024         setidt_global(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2025         setidt_global(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2026         setidt_global(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2027         setidt_global(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2028         setidt_global(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
2029
2030         for (cpu = 0; cpu < MAXCPU; ++cpu) {
2031                 r_idt_arr[cpu].rd_limit = sizeof(idt_arr[cpu]) - 1;
2032                 r_idt_arr[cpu].rd_base = (long) &idt_arr[cpu][0];
2033         }
2034
2035         lidt(&r_idt_arr[0]);
2036
2037         /*
2038          * Initialize the console before we print anything out.
2039          */
2040         cninit();
2041
2042 #if JG
2043         if (metadata_missing)
2044                 kprintf("WARNING: loader(8) metadata is missing!\n");
2045 #endif
2046
2047 #if     NISA >0
2048         elcr_probe();
2049         isa_defaultirq();
2050 #endif
2051         rand_initialize();
2052
2053         /*
2054          * Initialize IRQ mapping
2055          *
2056          * NOTE:
2057          * SHOULD be after elcr_probe()
2058          */
2059         MachIntrABI_ICU.initmap();
2060         MachIntrABI_IOAPIC.initmap();
2061
2062 #ifdef DDB
2063         kdb_init();
2064         if (boothowto & RB_KDB)
2065                 Debugger("Boot flags requested debugger");
2066 #endif
2067
2068 #if JG
2069         finishidentcpu();       /* Final stage of CPU initialization */
2070         setidt(6, &IDTVEC(ill),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2071         setidt(13, &IDTVEC(prot),  SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
2072 #endif
2073         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
2074         initializecpu(0);       /* Initialize CPU registers */
2075
2076         TUNABLE_INT_FETCH("hw.apic_io_enable", &ioapic_enable); /* for compat */
2077         TUNABLE_INT_FETCH("hw.ioapic_enable", &ioapic_enable);
2078         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lapic_enable", &lapic_enable);
2079
2080         /*
2081          * Some of the virtual machines do not work w/ I/O APIC
2082          * enabled.  If the user does not explicitly enable or
2083          * disable the I/O APIC (ioapic_enable < 0), then we
2084          * disable I/O APIC on all virtual machines.
2085          *
2086          * NOTE:
2087          * This must be done after identify_cpu(), which sets
2088          * 'cpu_feature2'
2089          */
2090         if (ioapic_enable < 0) {
2091                 if (cpu_feature2 & CPUID2_VMM)
2092                         ioapic_enable = 0;
2093                 else
2094                         ioapic_enable = 1;
2095         }
2096
2097         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
2098         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 =
2099                 (register_t)(thread0.td_kstack +
2100                              KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb));
2101         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
2102         gd->gd_common_tss.tss_rsp0 &= ~(register_t)0xF;
2103
2104         /* double fault stack */
2105         gd->gd_common_tss.tss_ist1 =
2106                 (long)&gd->mi.gd_prvspace->idlestack[
2107                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack)];
2108
2109         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
2110         gd->gd_common_tss.tss_iobase = sizeof(struct x86_64tss);
2111
2112         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
2113         gd->gd_tss_gdt = &gdt[GPROC0_SEL];
2114         gd->gd_common_tssd = *gd->gd_tss_gdt;
2115         ltr(gsel_tss);
2116
2117         /* Set up the fast syscall stuff */
2118         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
2119         wrmsr(MSR_EFER, msr);
2120         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
2121         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
2122         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
2123               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
2124         wrmsr(MSR_STAR, msr);
2125         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D|PSL_IOPL);
2126
2127         getmemsize(kmdp, physfree);
2128         init_param2(physmem);
2129
2130         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
2131
2132         /* Map the message buffer. */
2133 #if JG
2134         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
2135                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, avail_end + off);
2136 #endif
2137
2138         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
2139
2140
2141         /* transfer to user mode */
2142
2143         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
2144         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
2145         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
2146
2147         load_ds(_udatasel);
2148         load_es(_udatasel);
2149         load_fs(_udatasel);
2150
2151         /* setup proc 0's pcb */
2152         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
2153         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
2154         thread0.td_pcb->pcb_ext = NULL;
2155         lwp0.lwp_md.md_regs = &proc0_tf;        /* XXX needed? */
2156
2157         /* Location of kernel stack for locore */
2158         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
2159 }
2160
2161 /*
2162  * Initialize machine-dependant portions of the global data structure.
2163  * Note that the global data area and cpu0's idlestack in the private
2164  * data space were allocated in locore.
2165  *
2166  * Note: the idlethread's cpl is 0
2167  *
2168  * WARNING!  Called from early boot, 'mycpu' may not work yet.
2169  */
2170 void
2171 cpu_gdinit(struct mdglobaldata *gd, int cpu)
2172 {
2173         if (cpu)
2174                 gd->mi.gd_curthread = &gd->mi.gd_idlethread;
2175
2176         lwkt_init_thread(&gd->mi.gd_idlethread,
2177                         gd->mi.gd_prvspace->idlestack,
2178                         sizeof(gd->mi.gd_prvspace->idlestack),
2179                         0, &gd->mi);
2180         lwkt_set_comm(&gd->mi.gd_idlethread, "idle_%d", cpu);
2181         gd->mi.gd_idlethread.td_switch = cpu_lwkt_switch;
2182         gd->mi.gd_idlethread.td_sp -= sizeof(void *);
2183         *(void **)gd->mi.gd_idlethread.td_sp = cpu_idle_restore;
2184 }
2185
2186 int
2187 is_globaldata_space(vm_offset_t saddr, vm_offset_t eaddr)
2188 {
2189         if (saddr >= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[0] &&
2190             eaddr <= (vm_offset_t)&CPU_prvspace[MAXCPU]) {
2191                 return (TRUE);
2192         }
2193         if (saddr >= DMAP_MIN_ADDRESS && eaddr <= DMAP_MAX_ADDRESS)
2194                 return (TRUE);
2195         return (FALSE);
2196 }
2197
2198 struct globaldata *
2199 globaldata_find(int cpu)
2200 {
2201         KKASSERT(cpu >= 0 && cpu < ncpus);
2202         return(&CPU_prvspace[cpu].mdglobaldata.mi);
2203 }
2204
2205 int
2206 ptrace_set_pc(struct lwp *lp, unsigned long addr)
2207 {
2208         lp->lwp_md.md_regs->tf_rip = addr;
2209         return (0);
2210 }
2211
2212 int
2213 ptrace_single_step(struct lwp *lp)
2214 {
2215         lp->lwp_md.md_regs->tf_rflags |= PSL_T;
2216         return (0);
2217 }
2218
2219 int
2220 fill_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2221 {
2222         struct trapframe *tp;
2223
2224         if ((tp = lp->lwp_md.md_regs) == NULL)
2225                 return EINVAL;
2226         bcopy(&tp->tf_rdi, &regs->r_rdi, sizeof(*regs));
2227         return (0);
2228 }
2229
2230 int
2231 set_regs(struct lwp *lp, struct reg *regs)
2232 {
2233         struct trapframe *tp;
2234
2235         tp = lp->lwp_md.md_regs;
2236         if (!EFL_SECURE(regs->r_rflags, tp->tf_rflags) ||
2237             !CS_SECURE(regs->r_cs))
2238                 return (EINVAL);
2239         bcopy(&regs->r_rdi, &tp->tf_rdi, sizeof(*regs));
2240         clear_quickret();
2241         return (0);
2242 }
2243
2244 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2245 static void
2246 fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
2247 {
2248         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2249         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2250         int i;
2251
2252         /* FPU control/status */
2253         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
2254         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
2255         penv_87->en_tw = penv_xmm->en_tw;
2256         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
2257         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
2258         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
2259         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
2260         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
2261
2262         /* FPU registers */
2263         for (i = 0; i < 8; ++i)
2264                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
2265 }
2266
2267 static void
2268 set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
2269 {
2270         struct env87 *penv_87 = &sv_87->sv_env;
2271         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
2272         int i;
2273
2274         /* FPU control/status */
2275         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
2276         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
2277         penv_xmm->en_tw = penv_87->en_tw;
2278         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
2279         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
2280         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
2281         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
2282         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
2283
2284         /* FPU registers */
2285         for (i = 0; i < 8; ++i)
2286                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
2287 }
2288 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2289
2290 int
2291 fill_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2292 {
2293         if (lp->lwp_thread == NULL || lp->lwp_thread->td_pcb == NULL)
2294                 return EINVAL;
2295 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2296         if (cpu_fxsr) {
2297                 fill_fpregs_xmm(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm,
2298                                 (struct save87 *)fpregs);
2299                 return (0);
2300         }
2301 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2302         bcopy(&lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, fpregs, sizeof *fpregs);
2303         return (0);
2304 }
2305
2306 int
2307 set_fpregs(struct lwp *lp, struct fpreg *fpregs)
2308 {
2309 #ifndef CPU_DISABLE_SSE
2310         if (cpu_fxsr) {
2311                 set_fpregs_xmm((struct save87 *)fpregs,
2312                                &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_xmm);
2313                 return (0);
2314         }
2315 #endif /* CPU_DISABLE_SSE */
2316         bcopy(fpregs, &lp->lwp_thread->td_pcb->pcb_save.sv_87, sizeof *fpregs);
2317         return (0);
2318 }
2319
2320 int
2321 fill_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2322 {
2323         struct pcb *pcb;
2324
2325         if (lp == NULL) {
2326                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2327                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2328                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2329                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2330                 dbregs->dr[4] = rdr4();
2331                 dbregs->dr[5] = rdr5();
2332                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2333                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2334                 return (0);
2335         }
2336         if (lp->lwp_thread == NULL || (pcb = lp->lwp_thread->td_pcb) == NULL)
2337                 return EINVAL;
2338         dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2339         dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2340         dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2341         dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2342         dbregs->dr[4] = 0;
2343         dbregs->dr[5] = 0;
2344         dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2345         dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2346         return (0);
2347 }
2348
2349 int
2350 set_dbregs(struct lwp *lp, struct dbreg *dbregs)
2351 {
2352         if (lp == NULL) {
2353                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2354                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2355                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2356                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2357                 load_dr4(dbregs->dr[4]);
2358                 load_dr5(dbregs->dr[5]);
2359                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2360                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2361         } else {
2362                 struct pcb *pcb;
2363                 struct ucred *ucred;
2364                 int i;
2365                 uint64_t mask1, mask2;
2366
2367                 /*
2368                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2369                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2370                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2371                  * TRCTRAP.
2372                  */
2373                 /* JG this loop looks unreadable */
2374                 /* Check 4 2-bit fields for invalid patterns.
2375                  * These fields are R/Wi, for i = 0..3
2376                  */
2377                 /* Is 10 in LENi allowed when running in compatibility mode? */
2378                 /* Pattern 10 in R/Wi might be used to indicate
2379                  * breakpoint on I/O. Further analysis should be
2380                  * carried to decide if it is safe and useful to
2381                  * provide access to that capability
2382                  */
2383                 for (i = 0, mask1 = 0x3<<16, mask2 = 0x2<<16; i < 4;
2384                      i++, mask1 <<= 4, mask2 <<= 4)
2385                         if ((dbregs->dr[7] & mask1) == mask2)
2386                                 return (EINVAL);
2387
2388                 pcb = lp->lwp_thread->td_pcb;
2389                 ucred = lp->lwp_proc->p_ucred;
2390
2391                 /*
2392                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2393                  * process's address space.  If a process could do this, it
2394                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2395                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2396                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2397                  * process's address space, unless, perhaps, we were called by
2398                  * uid 0.
2399                  *
2400                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2401                  * address space is written into from within the kernel
2402                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2403                  * from within kernel mode?
2404                  */
2405
2406                 if (priv_check_cred(ucred, PRIV_ROOT, 0) != 0) {
2407                         if (dbregs->dr[7] & 0x3) {
2408                                 /* dr0 is enabled */
2409                                 if (dbregs->dr[0] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2410                                         return (EINVAL);
2411                         }
2412
2413                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<2)) {
2414                                 /* dr1 is enabled */
2415                                 if (dbregs->dr[1] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2416                                         return (EINVAL);
2417                         }
2418
2419                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<4)) {
2420                                 /* dr2 is enabled */
2421                                 if (dbregs->dr[2] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2422                                         return (EINVAL);
2423                         }
2424
2425                         if (dbregs->dr[7] & (0x3<<6)) {
2426                                 /* dr3 is enabled */
2427                                 if (dbregs->dr[3] >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2428                                         return (EINVAL);
2429                         }
2430                 }
2431
2432                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2433                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2434                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2435                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2436                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2437                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2438
2439                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2440         }
2441
2442         return (0);
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2447  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2448  */
2449 int
2450 user_dbreg_trap(void)
2451 {
2452         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2453         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2454         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2455         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2456         int i;
2457
2458         dr7 = rdr7();
2459         if ((dr7 & 0xff) == 0) {
2460                 /*
2461                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2462                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2463                  * hardware debug registers
2464                  */
2465                 return 0;
2466         }
2467
2468         nbp = 0;
2469         dr6 = rdr6();
2470         bp = dr6 & 0xf;
2471
2472         if (bp == 0) {
2473                 /*
2474                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2475                  * trap was not caused by any of the debug registers
2476                  */
2477                 return 0;
2478         }
2479
2480         /*
2481          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2482          * which ones and if any of them are user space addresses
2483          */
2484
2485         if (bp & 0x01) {
2486                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2487         }
2488         if (bp & 0x02) {
2489                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2490         }
2491         if (bp & 0x04) {
2492                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2493         }
2494         if (bp & 0x08) {
2495                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2496         }
2497
2498         for (i=0; i<nbp; i++) {
2499                 if (addr[i] <
2500                     (caddr_t)VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2501                         /*
2502                          * addr[i] is in user space
2503                          */
2504                         return nbp;
2505                 }
2506         }
2507
2508         /*
2509          * None of the breakpoints are in user space.
2510          */
2511         return 0;
2512 }
2513
2514
2515 #ifndef DDB
2516 void
2517 Debugger(const char *msg)
2518 {
2519         kprintf("Debugger(\"%s\") called.\n", msg);
2520 }
2521 #endif /* no DDB */
2522
2523 #ifdef DDB
2524
2525 /*
2526  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only
2527  * available as macros calling inlined functions, thus cannot be
2528  * called inside DDB.
2529  *
2530  * The actual code is stolen from <machine/cpufunc.h>, and de-inlined.
2531  */
2532
2533 #undef inb
2534 #undef outb
2535
2536 /* silence compiler warnings */
2537 u_char inb(u_int);
2538 void outb(u_int, u_char);
2539
2540 u_char
2541 inb(u_int port)
2542 {
2543         u_char  data;
2544         /*
2545          * We use %%dx and not %1 here because i/o is done at %dx and not at
2546          * %edx, while gcc generates inferior code (movw instead of movl)
2547          * if we tell it to load (u_short) port.
2548          */
2549         __asm __volatile("inb %%dx,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
2550         return (data);
2551 }
2552
2553 void
2554 outb(u_int port, u_char data)
2555 {
2556         u_char  al;
2557         /*
2558          * Use an unnecessary assignment to help gcc's register allocator.
2559          * This make a large difference for gcc-1.40 and a tiny difference
2560          * for gcc-2.6.0.  For gcc-1.40, al had to be ``asm("ax")'' for
2561          * best results.  gcc-2.6.0 can't handle this.
2562          */
2563         al = data;
2564         __asm __volatile("outb %0,%%dx" : : "a" (al), "d" (port));
2565 }
2566
2567 #endif /* DDB */
2568
2569
2570
2571 /*
2572  * initialize all the SMP locks
2573  */
2574
2575 /* critical region when masking or unmasking interupts */
2576 struct spinlock_deprecated imen_spinlock;
2577
2578 /* critical region for old style disable_intr/enable_intr */
2579 struct spinlock_deprecated mpintr_spinlock;
2580
2581 /* critical region around INTR() routines */
2582 struct spinlock_deprecated intr_spinlock;
2583
2584 /* lock region used by kernel profiling */
2585 struct spinlock_deprecated mcount_spinlock;
2586
2587 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
2588 struct spinlock_deprecated com_spinlock;
2589
2590 /* lock regions around the clock hardware */
2591 struct spinlock_deprecated clock_spinlock;
2592
2593 static void
2594 init_locks(void)
2595 {
2596         /*
2597          * Get the initial mplock with a count of 1 for the BSP.
2598          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
2599          */
2600         cpu_get_initial_mplock();
2601         /* DEPRECATED */
2602         spin_lock_init(&mcount_spinlock);
2603         spin_lock_init(&intr_spinlock);
2604         spin_lock_init(&mpintr_spinlock);
2605         spin_lock_init(&imen_spinlock);
2606         spin_lock_init(&com_spinlock);
2607         spin_lock_init(&clock_spinlock);
2608
2609         /* our token pool needs to work early */
2610         lwkt_token_pool_init();
2611 }
2612
2613 boolean_t
2614 cpu_mwait_hint_valid(uint32_t hint)
2615 {
2616         int cx_idx, sub;
2617
2618         cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2619         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2620                 return FALSE;
2621
2622         sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2623         if (sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2624                 return FALSE;
2625
2626         return TRUE;
2627 }
2628
2629 void
2630 cpu_mwait_cx_no_bmsts(void)
2631 {
2632         atomic_clear_int(&cpu_mwait_c3_preamble, CPU_MWAIT_C3_PREAMBLE_BM_STS);
2633 }
2634
2635 static int
2636 cpu_mwait_cx_select_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS, int *hint0,
2637     boolean_t allow_auto)
2638 {
2639         int error, cx_idx, old_cx_idx, sub = 0, hint;
2640         char name[16], *ptr, *start;
2641
2642         hint = *hint0;
2643         if (hint >= 0) {
2644                 old_cx_idx = MWAIT_EAX_TO_CX(hint);
2645                 sub = MWAIT_EAX_TO_CX_SUB(hint);
2646         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO) {
2647                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C2 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2648         } else if (hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP) {
2649                 old_cx_idx = allow_auto ? CPU_MWAIT_C3 : CPU_MWAIT_CX_MAX;
2650         } else {
2651                 old_cx_idx = CPU_MWAIT_CX_MAX;
2652         }
2653
2654         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
2655             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
2656                 strlcpy(name, "NONE", sizeof(name));
2657         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTO)
2658                 strlcpy(name, "AUTO", sizeof(name));
2659         else if (allow_auto && hint == CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP)
2660                 strlcpy(name, "AUTODEEP", sizeof(name));
2661         else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX ||
2662             sub >= cpu_mwait_cx_info[old_cx_idx].subcnt)
2663                 strlcpy(name, "INVALID", sizeof(name));
2664         else
2665                 ksnprintf(name, sizeof(name), "C%d/%d", old_cx_idx, sub);
2666
2667         error = sysctl_handle_string(oidp, name, sizeof(name), req);
2668         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
2669                 return error;
2670
2671         if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0 ||
2672             (cpu_mwait_feature & CPUID_MWAIT_EXT) == 0)
2673                 return EOPNOTSUPP;
2674
2675         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTO") == 0) {
2676                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTO;
2677                 cx_idx = CPU_MWAIT_C2;
2678                 goto done;
2679         }
2680         if (allow_auto && strcmp(name, "AUTODEEP") == 0) {
2681                 hint = CPU_MWAIT_HINT_AUTODEEP;
2682                 cx_idx = CPU_MWAIT_C3;
2683                 goto done;
2684         }
2685
2686         if (strlen(name) < 4 || toupper(name[0]) != 'C')
2687                 return EINVAL;
2688         start = &name[1];
2689         ptr = NULL;
2690
2691         cx_idx = strtol(start, &ptr, 10);
2692         if (ptr == start || *ptr != '/')
2693                 return EINVAL;
2694         if (cx_idx < 0 || cx_idx >= CPU_MWAIT_CX_MAX)
2695                 return EINVAL;
2696
2697         start = ptr + 1;
2698         ptr = NULL;
2699
2700         sub = strtol(start, &ptr, 10);
2701         if (*ptr != '\0')
2702                 return EINVAL;
2703         if (sub < 0 || sub >= cpu_mwait_cx_info[cx_idx].subcnt)
2704                 return EINVAL;
2705
2706         hint = MWAIT_EAX_HINT(cx_idx, sub);
2707 done:
2708         if (cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cpu_mwait_c3_preamble)
2709                 return EOPNOTSUPP;
2710         if (old_cx_idx < CPU_MWAIT_C3 && cx_idx >= CPU_MWAIT_C3) {
2711                 error = cputimer_intr_powersave_addreq();
2712                 if (error)
2713                         return error;
2714         } else if (old_cx_idx >= CPU_MWAIT_C3 && cx_idx < CPU_MWAIT_C3) {
2715                 cputimer_intr_powersave_remreq();
2716         }
2717
2718         *hint0 = hint;
2719         return 0;
2720 }
2721
2722 static int
2723 cpu_mwait_cx_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2724 {
2725         int error;
2726
2727         lwkt_serialize_enter(&cpu_mwait_cx_slize);
2728         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2729             &cpu_mwait_halt, TRUE);
2730         lwkt_serialize_exit(&cpu_mwait_cx_slize);
2731         return error;
2732 }
2733
2734 static int
2735 cpu_mwait_cx_spin_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2736 {
2737         int error;
2738
2739         lwkt_serialize_enter(&cpu_mwait_cx_slize);
2740         error = cpu_mwait_cx_select_sysctl(oidp, arg1, arg2, req,
2741             &cpu_mwait_spin, FALSE);
2742         lwkt_serialize_exit(&cpu_mwait_cx_slize);
2743         return error;
2744 }