sys/i386/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/i386/isa/Attic/clock.c,v 1.30 2005/06/11 09:03:49 swildner 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/time.h>
  58 #include <sys/kernel.h>
  59 #include <sys/bus.h>
  60 #ifndef SMP
  61 #include <sys/lock.h>
  62 #endif
  63 #include <sys/sysctl.h>
  64 #include <sys/cons.h>
  65 #include <sys/systimer.h>
  66 #include <sys/globaldata.h>
  67 #include <sys/thread2.h>
  68 #include <sys/systimer.h>
  69
  70 #include <machine/clock.h>
  71 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  72 #endif
  73 #include <machine/cputypes.h>
  74 #include <machine/frame.h>
  75 #include <machine/ipl.h>
  76 #include <machine/limits.h>
  77 #include <machine/md_var.h>
  78 #include <machine/psl.h>
  79 #ifdef APIC_IO
  80 #include <machine/segments.h>
  81 #endif
  82 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
  83 #include <machine/smp.h>
  84 #endif /* SMP || APIC_IO */
  85 #include <machine/specialreg.h>
  86
  87 #include <i386/isa/icu.h>
  88 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  89 #include <bus/isa/rtc.h>
  90 #include <i386/isa/timerreg.h>
  91
  92 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  93
  94 #ifdef APIC_IO
  95 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  96 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
  97 int apic_8254_intr;
  98 static u_long read_intr_count (int vec);
  99 static void setup_8254_mixed_mode (void);
 100 #endif
 101 static void i8254_restore(void);
 102
 103 /*
 104  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 105  * can use a simple formula for leap years.
 106  */
 107 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 108 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 109
 110 #ifndef TIMER_FREQ
 111 #define TIMER_FREQ   1193182
 112 #endif
 113
 114 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 115 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 116
 117 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 118 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 119 volatile u_int  idelayed;
 120 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 121 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
 122 u_int   tsc_freq;
 123 int     tsc_is_broken;
 124 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 125 int     timer0_running;
 126 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 127 enum tstate timer0_state;
 128 enum tstate timer1_state;
 129 enum tstate timer2_state;
 130
 131 static  int     beeping = 0;
 132 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 133 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 134 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 135 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 136 static  u_int   tsc_present;
 137
 138 static int i8254_cputimer_div;
 139
 140 static struct callout sysbeepstop_ch;
 141
 142 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 143 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 144 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 145
 146 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 147     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 148     "i8254",
 149     CPUTIMER_PRI_8254,
 150     0,
 151     i8254_cputimer_count,
 152     cputimer_default_fromhz,
 153     cputimer_default_fromus,
 154     i8254_cputimer_construct,
 155     i8254_cputimer_destruct,
 156     TIMER_FREQ,
 157     0, 0, 0
 158 };
 159
 160 /*
 161  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 162  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 163  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 164  * pending.
 165  */
 166 static void
 167 clkintr(struct intrframe frame)
 168 {
 169         static sysclock_t timer1_count;
 170         struct globaldata *gd = mycpu;
 171         struct globaldata *gscan;
 172         int n;
 173
 174         /*
 175          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 176          */
 177         timer0_running = 0;
 178
 179         /*
 180          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 181          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 182          * usually *ALL* of them.  We need a better way to do this.
 183          */
 184         timer1_count = sys_cputimer->count();
 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_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
 191             } else {
 192                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
 193             }
 194         }
 195 }
 196
 197
 198 /*
 199  * NOTE! not MP safe.
 200  */
 201 int
 202 acquire_timer2(int mode)
 203 {
 204         if (timer2_state != RELEASED)
 205                 return (-1);
 206         timer2_state = ACQUIRED;
 207
 208         /*
 209          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 210          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 211          * knew the rate.
 212          */
 213         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 214         return (0);
 215 }
 216
 217 int
 218 release_timer2()
 219 {
 220         if (timer2_state != ACQUIRED)
 221                 return (-1);
 222         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 223         timer2_state = RELEASED;
 224         return (0);
 225 }
 226
 227 /*
 228  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 229  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 230  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 231  *
 232  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 233  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 234  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 235  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 236  *
 237  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 238  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 239  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 240  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 241  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 242  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 243  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 244  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 245  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 246  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 247  */
 248 static void
 249 rtcintr(struct intrframe frame)
 250 {
 251         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 252                 ;
 253                 /* statclock(&frame); no longer used */
 254 }
 255
 256 #include "opt_ddb.h"
 257 #ifdef DDB
 258 #include <ddb/ddb.h>
 259
 260 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 261 {
 262         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 263                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 264                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 265                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 266 }
 267 #endif /* DDB */
 268
 269 /*
 270  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 271  */
 272 static
 273 sysclock_t
 274 i8254_cputimer_count(void)
 275 {
 276         static __uint16_t cputimer_last;
 277         __uint16_t count;
 278         sysclock_t ret;
 279
 280         clock_lock();
 281         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 282         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 283         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 284         count = -count;                                 /* -> countup */
 285         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 286                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 287         ret = i8254_cputimer.base | count;
 288         cputimer_last = count;
 289         clock_unlock();
 290         return(ret);
 291 }
 292
 293 /*
 294  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 295  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 296  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 297  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 298  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 299  */
 300 void
 301 cputimer_intr_config(struct cputimer *timer)
 302 {
 303     int freq;
 304     int div;
 305
 306     /*
 307      * Will a simple divide do the trick?
 308      */
 309     div = (timer->freq + (i8254_cputimer.freq / 2)) / i8254_cputimer.freq;
 310     freq = i8254_cputimer.freq * div;
 311
 312     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 313         i8254_cputimer_div = div;
 314     else
 315         i8254_cputimer_div = 0;
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 320  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 321  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 322  *
 323  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 324  */
 325 void
 326 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 327 {
 328     __uint16_t count;
 329
 330     if (i8254_cputimer_div)
 331         reload /= i8254_cputimer_div;
 332     else
 333         reload = (int64_t)reload * i8254_cputimer.freq / sys_cputimer->freq;
 334
 335     if ((int)reload < 2)
 336         reload = 2;
 337
 338     clock_lock();
 339     if (timer0_running) {
 340         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 341         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 342         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 343         if (reload < count) {
 344             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 345             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 346             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 347         }
 348     } else {
 349         timer0_running = 1;
 350         if (reload > 0xFFFF)
 351             reload = 0;         /* full count */
 352         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 353         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 354         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 355     }
 356     clock_unlock();
 357 }
 358
 359 /*
 360  * Wait "n" microseconds.
 361  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 362  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 363  */
 364 void
 365 DELAY(int n)
 366 {
 367         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 368
 369 #ifdef DELAYDEBUG
 370         int getit_calls = 1;
 371         int n1;
 372         static int state = 0;
 373
 374         if (state == 0) {
 375                 state = 1;
 376                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 377                         DELAY(n1);
 378                 state = 2;
 379         }
 380         if (state == 1)
 381                 printf("DELAY(%d)...", n);
 382 #endif
 383         /*
 384          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 385          * early for console i/o.
 386          */
 387         if (timer0_state == RELEASED)
 388                 i8254_restore();
 389
 390         /*
 391          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 392          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 393          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 394          * number of microseconds.
 395          */
 396         prev_tick = sys_cputimer->count();
 397         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 398                      1000000;
 399
 400         /*
 401          * Loop until done.
 402          */
 403         while (ticks_left > 0) {
 404                 tick = sys_cputimer->count();
 405 #ifdef DELAYDEBUG
 406                 ++getit_calls;
 407 #endif
 408                 delta = tick - prev_tick;
 409                 prev_tick = tick;
 410                 if (delta < 0)
 411                         delta = 0;
 412                 ticks_left -= delta;
 413         }
 414 #ifdef DELAYDEBUG
 415         if (state == 1)
 416                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 417                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 418 #endif
 419 }
 420
 421 static void
 422 sysbeepstop(void *chan)
 423 {
 424         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 425         beeping = 0;
 426         release_timer2();
 427 }
 428
 429 int
 430 sysbeep(int pitch, int period)
 431 {
 432         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 433                 return(-1);
 434         /*
 435          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 436          */
 437         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 438         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 439         if (!beeping) {
 440                 /* enable counter2 output to speaker */
 441                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 442                 beeping = period;
 443                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 444         }
 445         return (0);
 446 }
 447
 448 /*
 449  * RTC support routines
 450  */
 451
 452 int
 453 rtcin(reg)
 454         int reg;
 455 {
 456         u_char val;
 457
 458         crit_enter();
 459         outb(IO_RTC, reg);
 460         inb(0x84);
 461         val = inb(IO_RTC + 1);
 462         inb(0x84);
 463         crit_exit();
 464         return (val);
 465 }
 466
 467 static __inline void
 468 writertc(u_char reg, u_char val)
 469 {
 470         crit_enter();
 471         inb(0x84);
 472         outb(IO_RTC, reg);
 473         inb(0x84);
 474         outb(IO_RTC + 1, val);
 475         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 476         crit_exit();
 477 }
 478
 479 static __inline int
 480 readrtc(int port)
 481 {
 482         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 483 }
 484
 485 static u_int
 486 calibrate_clocks(void)
 487 {
 488         u_int64_t old_tsc;
 489         u_int count, prev_count, tot_count;
 490         int sec, start_sec, timeout;
 491
 492         if (bootverbose)
 493                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 494         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 495                 goto fail;
 496         timeout = 100000000;
 497
 498         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 499         for (;;) {
 500                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 501                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 502                         break;
 503                 }
 504                 if (--timeout == 0)
 505                         goto fail;
 506         }
 507
 508         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 509         start_sec = sec;
 510         for (;;) {
 511                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 512                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 513                         if (sec != start_sec)
 514                                 break;
 515                 }
 516                 if (--timeout == 0)
 517                         goto fail;
 518         }
 519
 520         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 521         prev_count = sys_cputimer->count();
 522         tot_count = 0;
 523
 524         if (tsc_present)
 525                 old_tsc = rdtsc();
 526         else
 527                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 528
 529         /*
 530          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 531          * counter for each iteration since this is convenient and only
 532          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 533          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 534          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 535          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 536          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 537          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 538          */
 539         start_sec = sec;
 540         for (;;) {
 541                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 542                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 543                 count = sys_cputimer->count();
 544                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 545                 prev_count = count;
 546                 if (sec != start_sec)
 547                         break;
 548                 if (--timeout == 0)
 549                         goto fail;
 550         }
 551
 552         /*
 553          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 554          * similar to those for the i8254 clock.
 555          */
 556         if (tsc_present)
 557                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 558
 559         if (tsc_present)
 560                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 561         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 562         return (tot_count);
 563
 564 fail:
 565         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 566                 i8254_cputimer.freq);
 567         return (i8254_cputimer.freq);
 568 }
 569
 570 static void
 571 i8254_restore(void)
 572 {
 573         timer0_state = ACQUIRED;
 574
 575         clock_lock();
 576
 577         /*
 578          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 579          */
 580         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 581         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 582         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 583         clock_unlock();
 584
 585         /*
 586          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 587          * has not been selected.
 588          */
 589         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 590         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 591 }
 592
 593 static void
 594 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 595 {
 596         int which;
 597
 598         /*
 599          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 600          */
 601         which = 0;
 602         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 603         if (which != 1 && which != 2)
 604                 which = 2;
 605
 606         switch(which) {
 607         case 1:
 608                 timer->name = "i8254_timer1";
 609                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 610                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 611                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 612                 timer1_state = ACQUIRED;
 613                 break;
 614         case 2:
 615                 timer->name = "i8254_timer2";
 616                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 617                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 618                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 619                 timer2_state = ACQUIRED;
 620                 break;
 621         }
 622
 623         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 624
 625         clock_lock();
 626         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 627         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 628         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 629         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 630         clock_unlock();
 631 }
 632
 633 static void
 634 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 635 {
 636         switch(timer->type) {
 637         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 638             timer1_state = RELEASED;
 639             break;
 640         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 641             timer2_state = RELEASED;
 642             break;
 643         default:
 644             break;
 645         }
 646         timer->type = 0;
 647 }
 648
 649 static void
 650 rtc_restore(void)
 651 {
 652         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 653         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 654         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 655         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 656 }
 657
 658 /*
 659  * Restore all the timers.
 660  *
 661  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 662  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 663  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 664  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 665  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 666  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 667  */
 668 void
 669 timer_restore(void)
 670 {
 671         crit_enter();
 672         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 673         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 674         crit_exit();
 675 }
 676
 677 /*
 678  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 679  */
 680 void
 681 startrtclock()
 682 {
 683         u_int delta, freq;
 684
 685         /*
 686          * Can we use the TSC?
 687          */
 688         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 689                 tsc_present = 1;
 690         else
 691                 tsc_present = 0;
 692
 693         /*
 694          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 695          */
 696         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 697         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 698
 699         /*
 700          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 701          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 702          *
 703          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 704          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 705          * for our counting.
 706          */
 707         i8254_restore();
 708         freq = calibrate_clocks();
 709 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 710         if (bootverbose) {
 711                 printf(
 712                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 713                 while (cncheckc() == -1)
 714                         calibrate_clocks();
 715         }
 716 #endif
 717
 718         /*
 719          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 720          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 721          * frequency.
 722          */
 723         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 724                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 725         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 726 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 727                 if (bootverbose)
 728                         printf(
 729 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 730                 freq = i8254_cputimer.freq;
 731 #endif
 732                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 733         } else {
 734                 if (bootverbose)
 735                         printf(
 736                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 737                                freq, i8254_cputimer.freq);
 738                 tsc_freq = 0;
 739         }
 740
 741 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 742         if (tsc_freq != 0) {
 743                 if (bootverbose)
 744                         printf(
 745 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 746                 tsc_freq = 0;
 747         }
 748 #endif
 749         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
 750                 /*
 751                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 752                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 753                  * to the i8254 clock.
 754                  */
 755                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 756
 757                 DELAY(1000000);
 758                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 759 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 760                 if (bootverbose)
 761                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 762 #endif
 763         }
 764
 765 #if !defined(SMP)
 766         /*
 767          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 768          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 769          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 770          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 771          */
 772
 773 #if NAPM > 0
 774         /*
 775          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 776          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 777          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 778          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 779          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 780          * but we need to have some kind of time...
 781          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 782          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 783          */
 784         return;
 785 #endif /* NAPM > 0 */
 786
 787 #endif /* !defined(SMP) */
 788 }
 789
 790 /*
 791  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 792  * from a filesystem.
 793  */
 794 void
 795 inittodr(time_t base)
 796 {
 797         unsigned long   sec, days;
 798         int             yd;
 799         int             year, month;
 800         int             y, m;
 801         struct timespec ts;
 802
 803         if (base) {
 804                 ts.tv_sec = base;
 805                 ts.tv_nsec = 0;
 806                 set_timeofday(&ts);
 807         }
 808
 809         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 810         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 811                 goto wrong_time;
 812
 813         /* wait for time update to complete */
 814         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 815         crit_enter();
 816         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 817                 crit_exit();
 818                 crit_enter();
 819         }
 820
 821         days = 0;
 822 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 823         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 824 #else
 825         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 826         if (year < 1970)
 827                 year += 100;
 828 #endif
 829         if (year < 1970) {
 830                 crit_exit();
 831                 goto wrong_time;
 832         }
 833         month = readrtc(RTC_MONTH);
 834         for (m = 1; m < month; m++)
 835                 days += daysinmonth[m-1];
 836         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 837                 days ++;
 838         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 839         yd = days;
 840         for (y = 1970; y < year; y++)
 841                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 842         sec = ((( days * 24 +
 843                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 844                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 845                   readrtc(RTC_SEC));
 846         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 847            in the local time zone */
 848
 849         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 850
 851         y = time_second - sec;
 852         if (y <= -2 || y >= 2) {
 853                 /* badly off, adjust it */
 854                 ts.tv_sec = sec;
 855                 ts.tv_nsec = 0;
 856                 set_timeofday(&ts);
 857         }
 858         crit_exit();
 859         return;
 860
 861 wrong_time:
 862         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 863         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Write system time back to RTC
 868  */
 869 void
 870 resettodr()
 871 {
 872         struct timeval tv;
 873         unsigned long tm;
 874         int m;
 875         int y;
 876
 877         if (disable_rtc_set)
 878                 return;
 879
 880         microtime(&tv);
 881         tm = tv.tv_sec;
 882
 883         crit_enter();
 884         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 885         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 886
 887         /* Calculate local time to put in RTC */
 888
 889         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 890
 891         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 892         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 893         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 894
 895         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 896         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 897         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 898              tm >= m;
 899              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 900              tm -= m;
 901
 902         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 903         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 904 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 905         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 906 #endif
 907         for (m = 0; ; m++) {
 908                 int ml;
 909
 910                 ml = daysinmonth[m];
 911                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 912                         ml++;
 913                 if (tm < ml)
 914                         break;
 915                 tm -= ml;
 916         }
 917
 918         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 919         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 920
 921         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 922         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 923         crit_exit();
 924 }
 925
 926
 927 /*
 928  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 929  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 930  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 931  */
 932 void
 933 cpu_initclocks()
 934 {
 935         int diag;
 936 #ifdef APIC_IO
 937         int apic_8254_trial;
 938         struct intrec *clkdesc;
 939 #endif /* APIC_IO */
 940
 941         if (statclock_disable) {
 942                 /*
 943                  * The stat interrupt mask is different without the
 944                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 945                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 946                  * interrupts.
 947                  */
 948                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 949                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 950         } else {
 951                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 952                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 953                 profhz = RTC_PROFRATE;
 954         }
 955
 956         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 957 #ifdef APIC_IO
 958
 959         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 960         apic_8254_trial = 0;
 961         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 962                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 963                         apic_8254_trial = 1;
 964         } else {
 965                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 966                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 967                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 968                         setup_8254_mixed_mode();
 969                 } else
 970                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 971         }
 972
 973         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
 974                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 975         INTREN(1 << apic_8254_intr);
 976
 977 #else /* APIC_IO */
 978
 979         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
 980                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 981         INTREN(IRQ0);
 982
 983 #endif /* APIC_IO */
 984
 985         /* Initialize RTC. */
 986         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 987         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 988
 989         if (statclock_disable == 0) {
 990                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
 991                 if (diag != 0)
 992                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
 993
 994 #ifdef APIC_IO
 995                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
 996                         panic("APIC RTC != 8");
 997 #endif /* APIC_IO */
 998
 999                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
1000                             INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1001
1002 #ifdef APIC_IO
1003                 INTREN(APIC_IRQ8);
1004 #else
1005                 INTREN(IRQ8);
1006 #endif /* APIC_IO */
1007
1008                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1009         }
1010
1011 #ifdef APIC_IO
1012         if (apic_8254_trial) {
1013                 sysclock_t base;
1014                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
1015
1016                 /*
1017                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1018                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1019                  * then see if we got it.
1020                  */
1021                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1022                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1023                 base = sys_cputimer->count();
1024                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1025                         ;       /* nothing */
1026                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1027                         /*
1028                          * The MP table is broken.
1029                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1030                          * on the IO APIC.
1031                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1032                          */
1033                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
1034                         inthand_remove(clkdesc);
1035                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1036                                "8254 is not connected to "
1037                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1038                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1039                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1040                         /*
1041                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1042                          * configure a fallback interrupt routing from
1043                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1044                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1045                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1046                          */
1047                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1048                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1049                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1050                         }
1051                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1052                         setup_8254_mixed_mode();
1053                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1054                                     (inthand2_t *)clkintr,
1055                                     NULL, &clk_imask,
1056                                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1057                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1058                 }
1059
1060         }
1061         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1062             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1063             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1064                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1065                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1066                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1067         } else {
1068                 printf("APIC_IO: "
1069                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1070         }
1071 #endif
1072         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1073 }
1074
1075 #ifdef APIC_IO
1076 static u_long
1077 read_intr_count(int vec)
1078 {
1079         u_long *up;
1080         up = intr_countp[vec];
1081         if (up)
1082                 return *up;
1083         return 0UL;
1084 }
1085
1086 static void
1087 setup_8254_mixed_mode()
1088 {
1089         /*
1090          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1091          *  re-initialize master 8259:
1092          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1093          */
1094         outb(IO_ICU1, 0x13);
1095         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1096         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1097         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1098         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1099
1100         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1101         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1102                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1103 }
1104 #endif
1105
1106 void
1107 setstatclockrate(int newhz)
1108 {
1109         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1110                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1111         else
1112                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1113         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1114 }
1115
1116 #if 0
1117 static unsigned
1118 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1119 {
1120         return (rdtsc());
1121 }
1122 #endif
1123
1124 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1125 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1126 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1127 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1128         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1129 void
1130 _TSTMP(u_int32_t x)
1131 {
1132         static int i;
1133
1134         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1135         tsc[i+1] = x;
1136         i = i + 2;
1137         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1138                 i = 0;
1139         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1140 }
1141 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1142
1143 /*
1144  *
1145  */
1146
1147 static int
1148 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1149 {
1150     sysclock_t count;
1151     __uint64_t tscval;
1152     char buf[32];
1153
1154     crit_enter();
1155     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1156         count = sys_cputimer->count();
1157     else
1158         count = 0;
1159     if (tsc_present)
1160         tscval = rdtsc();
1161     else
1162         tscval = 0;
1163     crit_exit();
1164     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1165     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1166 }
1167
1168 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1169 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1170             "frequency");
1171 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1172             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1173