80bb841540c920b075d867e8b43cbe3743115914
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / isa / clock.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * William Jolitz and Don Ahn.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
38  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/isa/clock.c,v 1.54 2008/05/10 17:24:09 dillon Exp $
39  */
40
41 /*
42  * Routines to handle clock hardware.
43  */
44
45 /*
46  * inittodr, settodr and support routines written
47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
48  *
49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
50  */
51
52 #include "use_apm.h"
53 #include "opt_clock.h"
54
55 #include <sys/param.h>
56 #include <sys/systm.h>
57 #include <sys/eventhandler.h>
58 #include <sys/time.h>
59 #include <sys/kernel.h>
60 #include <sys/bus.h>
61 #ifndef SMP
62 #include <sys/lock.h>
63 #endif
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/cons.h>
66 #include <sys/systimer.h>
67 #include <sys/globaldata.h>
68 #include <sys/thread2.h>
69 #include <sys/systimer.h>
70 #include <sys/machintr.h>
71
72 #include <machine/clock.h>
73 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
74 #endif
75 #include <machine/cputypes.h>
76 #include <machine/frame.h>
77 #include <machine/ipl.h>
78 #include <machine/limits.h>
79 #include <machine/md_var.h>
80 #include <machine/psl.h>
81 #include <machine/segments.h>
82 #include <machine/smp.h>
83 #include <machine/specialreg.h>
84
85 #include <machine_base/icu/icu.h>
86 #include <bus/isa/i386/isa.h>
87 #include <bus/isa/rtc.h>
88 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
89
90 #include <machine_base/isa/intr_machdep.h>
91
92 #ifdef APIC_IO
93 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
94 int apic_8254_intr;
95 static void setup_8254_mixed_mode (void);
96 #endif
97 static void i8254_restore(void);
98 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
99
100 /*
101  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
102  * can use a simple formula for leap years.
103  */
104 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
105 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
106
107 #ifndef TIMER_FREQ
108 #define TIMER_FREQ   1193182
109 #endif
110
111 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
112 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
113
114 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
115 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
116 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
117 int     tsc_present;
118 int64_t tsc_frequency;
119 int     tsc_is_broken;
120 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
121 int     timer0_running;
122 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
123 enum tstate timer0_state;
124 enum tstate timer1_state;
125 enum tstate timer2_state;
126
127 static  int     beeping = 0;
128 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
129 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
130 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
131 static  int     rtc_loaded;
132
133 static int i8254_cputimer_div;
134
135 static struct callout sysbeepstop_ch;
136
137 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
138 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
139 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
140
141 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
142     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
143     "i8254",
144     CPUTIMER_PRI_8254,
145     0,
146     i8254_cputimer_count,
147     cputimer_default_fromhz,
148     cputimer_default_fromus,
149     i8254_cputimer_construct,
150     i8254_cputimer_destruct,
151     TIMER_FREQ,
152     0, 0, 0
153 };
154
155 /*
156  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
157  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
158  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
159  * pending.
160  *
161  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
162  */
163 static void
164 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
165 {
166         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
167         struct globaldata *gd = mycpu;
168 #ifdef SMP
169         struct globaldata *gscan;
170         int n;
171 #endif
172
173         /*
174          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
175          */
176         timer0_running = 0;
177
178         /*
179          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
180          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
181          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
182          */
183         sysclock_count = sys_cputimer->count();
184 #ifdef SMP
185         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
186             gscan = globaldata_find(n);
187             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
188                 continue;
189             if (gscan != gd) {
190                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr, 
191                                 &sysclock_count, 0);
192             } else {
193                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
194             }
195         }
196 #else
197         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
198             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
199 #endif
200 }
201
202
203 /*
204  * NOTE! not MP safe.
205  */
206 int
207 acquire_timer2(int mode)
208 {
209         if (timer2_state != RELEASED)
210                 return (-1);
211         timer2_state = ACQUIRED;
212
213         /*
214          * This access to the timer registers is as atomic as possible
215          * because it is a single instruction.  We could do better if we
216          * knew the rate.
217          */
218         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
219         return (0);
220 }
221
222 int
223 release_timer2(void)
224 {
225         if (timer2_state != ACQUIRED)
226                 return (-1);
227         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
228         timer2_state = RELEASED;
229         return (0);
230 }
231
232 /*
233  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
234  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
235  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
236  *
237  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
238  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
239  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
240  * statistics gathering from scheduling interrupts.
241  *
242  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
243  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
244  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
245  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
246  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
247  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
248  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
249  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
250  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
251  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
252  */
253 static void
254 rtcintr(void *dummy, void *frame)
255 {
256         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
257                 ;
258                 /* statclock(frame); no longer used */
259 }
260
261 #include "opt_ddb.h"
262 #ifdef DDB
263 #include <ddb/ddb.h>
264
265 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
266 {
267         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
268                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
269                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
270                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
271 }
272 #endif /* DDB */
273
274 /*
275  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
276  */
277 static
278 sysclock_t
279 i8254_cputimer_count(void)
280 {
281         static __uint16_t cputimer_last;
282         __uint16_t count;
283         sysclock_t ret;
284
285         clock_lock();
286         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
287         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
288         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
289         count = -count;                                 /* -> countup */
290         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
291                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
292         ret = i8254_cputimer.base | count;
293         cputimer_last = count;
294         clock_unlock();
295         return(ret);
296 }
297
298 /*
299  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
300  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick 
301  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
302  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
303  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
304  */
305 void
306 cputimer_intr_config(struct cputimer *timer)
307 {
308     int freq;
309     int div;
310
311     /*
312      * Will a simple divide do the trick?
313      */
314     div = (timer->freq + (i8254_cputimer.freq / 2)) / i8254_cputimer.freq;
315     freq = i8254_cputimer.freq * div;
316
317     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
318         i8254_cputimer_div = div;
319     else
320         i8254_cputimer_div = 0;
321 }
322
323 /*
324  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
325  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
326  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
327  *
328  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
329  */
330 void
331 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
332 {
333     __uint16_t count;
334
335     if (i8254_cputimer_div)
336         reload /= i8254_cputimer_div;
337     else
338         reload = (int64_t)reload * i8254_cputimer.freq / sys_cputimer->freq;
339
340     if ((int)reload < 2)
341         reload = 2;
342
343     clock_lock();
344     if (timer0_running) {
345         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
346         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
347         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
348         if (reload < count) {
349             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
350             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
351             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
352         }
353     } else {
354         timer0_running = 1;
355         if (reload > 0xFFFF)
356             reload = 0;         /* full count */
357         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
358         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
359         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
360     }
361     clock_unlock();
362 }
363
364 /*
365  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
366  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
367  *                     but do a thread switch in the loop
368  *
369  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
370  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
371  */
372 static void
373 DODELAY(int n, int doswitch)
374 {
375         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
376
377 #ifdef DELAYDEBUG
378         int getit_calls = 1;
379         int n1;
380         static int state = 0;
381
382         if (state == 0) {
383                 state = 1;
384                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
385                         DELAY(n1);
386                 state = 2;
387         }
388         if (state == 1)
389                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
390 #endif
391         /*
392          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
393          * early for console i/o.
394          */
395         if (timer0_state == RELEASED)
396                 i8254_restore();
397
398         /*
399          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
400          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
401          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
402          * number of microseconds.
403          */
404         prev_tick = sys_cputimer->count();
405         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
406                      1000000;
407
408         /*
409          * Loop until done.
410          */
411         while (ticks_left > 0) {
412                 tick = sys_cputimer->count();
413 #ifdef DELAYDEBUG
414                 ++getit_calls;
415 #endif
416                 delta = tick - prev_tick;
417                 prev_tick = tick;
418                 if (delta < 0)
419                         delta = 0;
420                 ticks_left -= delta;
421                 if (doswitch && ticks_left > 0)
422                         lwkt_switch();
423         }
424 #ifdef DELAYDEBUG
425         if (state == 1)
426                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
427                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
428 #endif
429 }
430
431 void
432 DELAY(int n)
433 {
434         DODELAY(n, 0);
435 }
436
437 void
438 DRIVERSLEEP(int usec)
439 {
440         globaldata_t gd = mycpu;
441
442         if (gd->gd_intr_nesting_level || 
443             gd->gd_spinlock_rd ||
444             gd->gd_spinlocks_wr) {
445                 DODELAY(usec, 0);
446         } else {
447                 DODELAY(usec, 1);
448         }
449 }
450
451 static void
452 sysbeepstop(void *chan)
453 {
454         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
455         beeping = 0;
456         release_timer2();
457 }
458
459 int
460 sysbeep(int pitch, int period)
461 {
462         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
463                 return(-1);
464         /*
465          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
466          */
467         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
468         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
469         if (!beeping) {
470                 /* enable counter2 output to speaker */
471                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
472                 beeping = period;
473                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
474         }
475         return (0);
476 }
477
478 /*
479  * RTC support routines
480  */
481
482 int
483 rtcin(int reg)
484 {
485         u_char val;
486
487         crit_enter();
488         outb(IO_RTC, reg);
489         inb(0x84);
490         val = inb(IO_RTC + 1);
491         inb(0x84);
492         crit_exit();
493         return (val);
494 }
495
496 static __inline void
497 writertc(u_char reg, u_char val)
498 {
499         crit_enter();
500         inb(0x84);
501         outb(IO_RTC, reg);
502         inb(0x84);
503         outb(IO_RTC + 1, val);
504         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
505         crit_exit();
506 }
507
508 static __inline int
509 readrtc(int port)
510 {
511         return(bcd2bin(rtcin(port)));
512 }
513
514 static u_int
515 calibrate_clocks(void)
516 {
517         u_int64_t old_tsc;
518         u_int count, prev_count, tot_count;
519         int sec, start_sec, timeout;
520
521         if (bootverbose)
522                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
523         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
524                 goto fail;
525         timeout = 100000000;
526
527         /* Read the mc146818A seconds counter. */
528         for (;;) {
529                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
530                         sec = rtcin(RTC_SEC);
531                         break;
532                 }
533                 if (--timeout == 0)
534                         goto fail;
535         }
536
537         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
538         start_sec = sec;
539         for (;;) {
540                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
541                         sec = rtcin(RTC_SEC);
542                         if (sec != start_sec)
543                                 break;
544                 }
545                 if (--timeout == 0)
546                         goto fail;
547         }
548
549         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
550         prev_count = sys_cputimer->count();
551         tot_count = 0;
552
553         if (tsc_present) 
554                 old_tsc = rdtsc();
555         else
556                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
557
558         /*
559          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
560          * counter for each iteration since this is convenient and only
561          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
562          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
563          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from 
564          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
565          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
566          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
567          */
568         start_sec = sec;
569         for (;;) {
570                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
571                         sec = rtcin(RTC_SEC);
572                 count = sys_cputimer->count();
573                 tot_count += (int)(count - prev_count);
574                 prev_count = count;
575                 if (sec != start_sec)
576                         break;
577                 if (--timeout == 0)
578                         goto fail;
579         }
580
581         /*
582          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
583          * similar to those for the i8254 clock.
584          */
585         if (tsc_present) {
586                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
587         }
588
589         if (tsc_present)
590                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", tsc_frequency);
591         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
592         return (tot_count);
593
594 fail:
595         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
596                 i8254_cputimer.freq);
597         return (i8254_cputimer.freq);
598 }
599
600 static void
601 i8254_restore(void)
602 {
603         timer0_state = ACQUIRED;
604
605         clock_lock();
606
607         /*
608          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
609          */
610         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
611         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
612         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
613         clock_unlock();
614
615         /*
616          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
617          * has not been selected.
618          */
619         cputimer_register(&i8254_cputimer);
620         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
621 }
622
623 static void
624 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
625 {
626         int which;
627
628         /*
629          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
630          */
631         which = 0;
632         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
633         if (which != 1 && which != 2)
634                 which = 2;
635
636         switch(which) {
637         case 1:
638                 timer->name = "i8254_timer1";
639                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
640                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
641                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
642                 timer1_state = ACQUIRED;
643                 break;
644         case 2:
645                 timer->name = "i8254_timer2";
646                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
647                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
648                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
649                 timer2_state = ACQUIRED;
650                 break;
651         }
652
653         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
654
655         clock_lock();
656         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
657         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
658         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
659         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
660         clock_unlock();
661 }
662
663 static void
664 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
665 {
666         switch(timer->type) {
667         case CPUTIMER_8254_SEL1:
668             timer1_state = RELEASED;
669             break;
670         case CPUTIMER_8254_SEL2:
671             timer2_state = RELEASED;
672             break;
673         default:
674             break;
675         }
676         timer->type = 0;
677 }
678
679 static void
680 rtc_restore(void)
681 {
682         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
683         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
684         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
685         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
686 }
687
688 /*
689  * Restore all the timers.
690  *
691  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
692  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also 
693  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
694  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
695  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
696  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
697  */
698 void
699 timer_restore(void)
700 {
701         crit_enter();
702         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
703         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
704         crit_exit();
705 }
706
707 /*
708  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
709  */
710 void
711 startrtclock(void)
712 {
713         u_int delta, freq;
714
715         /* 
716          * Can we use the TSC?
717          */
718         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
719                 tsc_present = 1;
720         else
721                 tsc_present = 0;
722
723         /*
724          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
725          */
726         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
727         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
728
729         /*
730          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to 
731          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
732          *
733          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
734          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
735          * for our counting.
736          */
737         i8254_restore();
738         freq = calibrate_clocks();
739 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
740         if (bootverbose) {
741                 kprintf(
742                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
743                 while (cncheckc() == -1)
744                         calibrate_clocks();
745         }
746 #endif
747
748         /*
749          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
750          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
751          * frequency.
752          */
753         delta = freq > i8254_cputimer.freq ? 
754                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
755         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
756 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
757                 if (bootverbose)
758                         kprintf(
759 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
760                 freq = i8254_cputimer.freq;
761 #endif
762                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
763         } else {
764                 if (bootverbose)
765                         kprintf(
766                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
767                                freq, i8254_cputimer.freq);
768                 tsc_frequency = 0;
769         }
770
771 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
772         if (tsc_frequency != 0) {
773                 if (bootverbose)
774                         kprintf(
775 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
776                 tsc_frequency = 0;
777         }
778 #endif
779         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
780                 /*
781                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
782                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
783                  * to the i8254 clock.
784                  */
785                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
786
787                 DELAY(1000000);
788                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
789 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
790                 if (bootverbose) {
791                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
792                                 tsc_frequency);
793                 }
794 #endif
795         }
796
797         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
798
799 #if !defined(SMP)
800         /*
801          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
802          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
803          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
804          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
805          */
806
807 #if NAPM > 0
808         /*
809          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
810          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since 
811          * any and all of the time spent in various SMM code can't 
812          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
813          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
814          * but we need to have some kind of time...
815          * We don't know at this point whether APM is going to be used
816          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
817          */
818         return;
819 #endif /* NAPM > 0 */
820
821 #endif /* !defined(SMP) */
822 }
823
824 /*
825  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
826  * we have already loaded it and have not crashed.
827  */
828 static void
829 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
830 {
831         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
832                 resettodr();
833         }
834 }
835
836 /*
837  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
838  * from a filesystem.
839  */
840 void
841 inittodr(time_t base)
842 {
843         unsigned long   sec, days;
844         int             yd;
845         int             year, month;
846         int             y, m;
847         struct timespec ts;
848
849         if (base) {
850                 ts.tv_sec = base;
851                 ts.tv_nsec = 0;
852                 set_timeofday(&ts);
853         }
854
855         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
856         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
857                 goto wrong_time;
858
859         /* wait for time update to complete */
860         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
861         crit_enter();
862         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
863                 crit_exit();
864                 crit_enter();
865         }
866
867         days = 0;
868 #ifdef USE_RTC_CENTURY
869         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
870 #else
871         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
872         if (year < 1970)
873                 year += 100;
874 #endif
875         if (year < 1970) {
876                 crit_exit();
877                 goto wrong_time;
878         }
879         month = readrtc(RTC_MONTH);
880         for (m = 1; m < month; m++)
881                 days += daysinmonth[m-1];
882         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
883                 days ++;
884         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
885         yd = days;
886         for (y = 1970; y < year; y++)
887                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
888         sec = ((( days * 24 +
889                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
890                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
891                   readrtc(RTC_SEC));
892         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
893            in the local time zone */
894
895         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
896
897         y = time_second - sec;
898         if (y <= -2 || y >= 2) {
899                 /* badly off, adjust it */
900                 ts.tv_sec = sec;
901                 ts.tv_nsec = 0;
902                 set_timeofday(&ts);
903         }
904         rtc_loaded = 1;
905         crit_exit();
906         return;
907
908 wrong_time:
909         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
910         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
911 }
912
913 /*
914  * Write system time back to RTC
915  */
916 void
917 resettodr(void)
918 {
919         struct timeval tv;
920         unsigned long tm;
921         int m;
922         int y;
923
924         if (disable_rtc_set)
925                 return;
926
927         microtime(&tv);
928         tm = tv.tv_sec;
929
930         crit_enter();
931         /* Disable RTC updates and interrupts. */
932         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
933
934         /* Calculate local time to put in RTC */
935
936         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
937
938         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
939         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
940         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
941
942         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
943         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
944         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
945              tm >= m;
946              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
947              tm -= m;
948
949         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
950         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
951 #ifdef USE_RTC_CENTURY
952         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
953 #endif
954         for (m = 0; ; m++) {
955                 int ml;
956
957                 ml = daysinmonth[m];
958                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
959                         ml++;
960                 if (tm < ml)
961                         break;
962                 tm -= ml;
963         }
964
965         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
966         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
967
968         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
969         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
970         crit_exit();
971 }
972
973
974 /*
975  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
976  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
977  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
978  */
979 void
980 cpu_initclocks(void *arg __unused)
981 {
982         int diag;
983 #ifdef APIC_IO
984         int apic_8254_trial;
985         void *clkdesc;
986 #endif /* APIC_IO */
987
988         if (statclock_disable) {
989                 /*
990                  * The stat interrupt mask is different without the
991                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
992                  * flag which would normally cause the RTC to generate
993                  * interrupts.
994                  */
995                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
996         } else {
997                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
998                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
999                 profhz = RTC_PROFRATE;
1000         }
1001
1002         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
1003 #ifdef APIC_IO
1004
1005         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
1006         apic_8254_trial = 0;
1007         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
1008                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
1009                         apic_8254_trial = 1;
1010         } else {
1011                 /* look for ExtInt on pin 0 */
1012                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
1013                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1014                         setup_8254_mixed_mode();
1015                 } else 
1016                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
1017         }
1018
1019         clkdesc = register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
1020                                NULL,
1021                                INTR_EXCL | INTR_FAST | 
1022                                INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE | 
1023                                INTR_NOENTROPY);
1024         machintr_intren(apic_8254_intr);
1025         
1026 #else /* APIC_IO */
1027
1028         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1029                      INTR_EXCL | INTR_FAST | 
1030                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1031                      INTR_NOENTROPY);
1032         machintr_intren(ICU_IRQ0);
1033
1034 #endif /* APIC_IO */
1035
1036         /* Initialize RTC. */
1037         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1038         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1039
1040         if (statclock_disable == 0) {
1041                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
1042                 if (diag != 0)
1043                         kprintf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
1044
1045 #ifdef APIC_IO
1046                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
1047                         panic("APIC RTC != 8");
1048 #endif /* APIC_IO */
1049
1050                 register_int(8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, "rtc", NULL,
1051                              INTR_EXCL | INTR_FAST | INTR_NOPOLL |
1052                              INTR_NOENTROPY);
1053                 machintr_intren(8);
1054
1055                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1056         }
1057
1058 #ifdef APIC_IO
1059         if (apic_8254_trial) {
1060                 sysclock_t base;
1061                 long lastcnt;
1062
1063                 lastcnt = get_interrupt_counter(apic_8254_intr);
1064
1065                 /*
1066                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1067                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1068                  * then see if we got it.
1069                  */
1070                 kprintf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1071                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1072                 base = sys_cputimer->count();
1073                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1074                         ;       /* nothing */
1075                 if (get_interrupt_counter(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1076                         /* 
1077                          * The MP table is broken.
1078                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1079                          * on the IO APIC.
1080                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1081                          */
1082                         machintr_intrdis(apic_8254_intr);
1083                         unregister_int(clkdesc);
1084                         kprintf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1085                                "8254 is not connected to "
1086                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1087                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1088                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1089                         /* 
1090                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and 
1091                          * configure a fallback interrupt routing from
1092                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1093                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1094                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1095                          */
1096                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1097                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1098                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1099                         }
1100                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1101                         setup_8254_mixed_mode();
1102                         register_int(apic_8254_intr, clkintr, NULL, "clk",
1103                                      NULL,
1104                                      INTR_EXCL | INTR_FAST | 
1105                                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1106                                      INTR_NOENTROPY);
1107                         machintr_intren(apic_8254_intr);
1108                 }
1109                 
1110         }
1111         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1112             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1113             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1114                 kprintf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1115                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1116                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1117         } else {
1118                 kprintf("APIC_IO: "
1119                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1120         }
1121 #endif
1122         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1123 }
1124 SYSINIT(clocks8254, SI_BOOT2_CLOCKREG, SI_ORDER_FIRST, cpu_initclocks, NULL)
1125
1126 #ifdef APIC_IO
1127
1128 static void 
1129 setup_8254_mixed_mode(void)
1130 {
1131         /*
1132          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1133          *  re-initialize master 8259:
1134          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1135          */
1136         outb(IO_ICU1, 0x13);
1137         outb(IO_ICU1 + 1, IDT_OFFSET);  /* start vector (unused) */
1138         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1139         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1140         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1141         
1142         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1143         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1144                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1145 }
1146 #endif
1147
1148 void
1149 setstatclockrate(int newhz)
1150 {
1151         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1152                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1153         else
1154                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1155         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1156 }
1157
1158 #if 0
1159 static unsigned
1160 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1161 {
1162         return (rdtsc());
1163 }
1164 #endif
1165
1166 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1167 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1168 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1169 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1170         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1171 void  
1172 _TSTMP(u_int32_t x)
1173 {
1174         static int i;
1175
1176         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1177         tsc[i+1] = x;
1178         i = i + 2;
1179         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1180                 i = 0;
1181         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1182 }
1183 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1184
1185 /*
1186  *
1187  */
1188
1189 static int
1190 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1191 {
1192     sysclock_t count;
1193     __uint64_t tscval;
1194     char buf[32];
1195
1196     crit_enter();
1197     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1198         count = sys_cputimer->count();
1199     else
1200         count = 0;
1201     if (tsc_present)
1202         tscval = rdtsc();
1203     else
1204         tscval = 0;
1205     crit_exit();
1206     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1207     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1208 }
1209
1210 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1211 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1212             "frequency");
1213 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1214             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1215
1216 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1217             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1218 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1219             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1220