sys/amd64/amd64/machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
   3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
   4  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   8  * William Jolitz.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      from: @(#)machdep.c     7.4 (Berkeley) 6/3/91
  39  */
  40
  41 #include <sys/cdefs.h>
  42 __FBSDID("$FreeBSD$");
  43
  44 #include "opt_atalk.h"
  45 #include "opt_atpic.h"
  46 #include "opt_compat.h"
  47 #include "opt_cpu.h"
  48 #include "opt_ddb.h"
  49 #include "opt_inet.h"
  50 #include "opt_ipx.h"
  51 #include "opt_isa.h"
  52 #include "opt_kstack_pages.h"
  53 #include "opt_maxmem.h"
  54 #include "opt_msgbuf.h"
  55 #include "opt_perfmon.h"
  56 #include "opt_sched.h"
  57
  58 #include <sys/param.h>
  59 #include <sys/proc.h>
  60 #include <sys/systm.h>
  61 #include <sys/bio.h>
  62 #include <sys/buf.h>
  63 #include <sys/bus.h>
  64 #include <sys/callout.h>
  65 #include <sys/cons.h>
  66 #include <sys/cpu.h>
  67 #include <sys/eventhandler.h>
  68 #include <sys/exec.h>
  69 #include <sys/imgact.h>
  70 #include <sys/kdb.h>
  71 #include <sys/kernel.h>
  72 #include <sys/ktr.h>
  73 #include <sys/linker.h>
  74 #include <sys/lock.h>
  75 #include <sys/malloc.h>
  76 #include <sys/memrange.h>
  77 #include <sys/msgbuf.h>
  78 #include <sys/mutex.h>
  79 #include <sys/pcpu.h>
  80 #include <sys/ptrace.h>
  81 #include <sys/reboot.h>
  82 #include <sys/sched.h>
  83 #include <sys/signalvar.h>
  84 #include <sys/sysctl.h>
  85 #include <sys/sysent.h>
  86 #include <sys/sysproto.h>
  87 #include <sys/ucontext.h>
  88 #include <sys/vmmeter.h>
  89
  90 #include <vm/vm.h>
  91 #include <vm/vm_extern.h>
  92 #include <vm/vm_kern.h>
  93 #include <vm/vm_page.h>
  94 #include <vm/vm_map.h>
  95 #include <vm/vm_object.h>
  96 #include <vm/vm_pager.h>
  97 #include <vm/vm_param.h>
  98
  99 #ifdef DDB
 100 #ifndef KDB
 101 #error KDB must be enabled in order for DDB to work!
 102 #endif
 103 #include <ddb/ddb.h>
 104 #include <ddb/db_sym.h>
 105 #endif
 106
 107 #include <net/netisr.h>
 108
 109 #include <machine/clock.h>
 110 #include <machine/cpu.h>
 111 #include <machine/cputypes.h>
 112 #include <machine/intr_machdep.h>
 113 #include <machine/mca.h>
 114 #include <machine/md_var.h>
 115 #include <machine/metadata.h>
 116 #include <machine/pc/bios.h>
 117 #include <machine/pcb.h>
 118 #include <machine/proc.h>
 119 #include <machine/reg.h>
 120 #include <machine/sigframe.h>
 121 #include <machine/specialreg.h>
 122 #ifdef PERFMON
 123 #include <machine/perfmon.h>
 124 #endif
 125 #include <machine/tss.h>
 126 #ifdef SMP
 127 #include <machine/smp.h>
 128 #endif
 129
 130 #ifdef DEV_ATPIC
 131 #include <amd64/isa/icu.h>
 132 #else
 133 #include <machine/apicvar.h>
 134 #endif
 135
 136 #include <isa/isareg.h>
 137 #include <isa/rtc.h>
 138
 139 /* Sanity check for __curthread() */
 140 CTASSERT(offsetof(struct pcpu, pc_curthread) == 0);
 141
 142 extern u_int64_t hammer_time(u_int64_t, u_int64_t);
 143
 144 extern void printcpuinfo(void); /* XXX header file */
 145 extern void identify_cpu(void);
 146 extern void panicifcpuunsupported(void);
 147
 148 #define CS_SECURE(cs)           (ISPL(cs) == SEL_UPL)
 149 #define EFL_SECURE(ef, oef)     ((((ef) ^ (oef)) & ~PSL_USERCHANGE) == 0)
 150
 151 static void cpu_startup(void *);
 152 static void get_fpcontext(struct thread *td, mcontext_t *mcp);
 153 static int  set_fpcontext(struct thread *td, const mcontext_t *mcp);
 154 SYSINIT(cpu, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL);
 155
 156 #ifdef DDB
 157 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
 158 #endif
 159
 160 /* Intel ICH registers */
 161 #define ICH_PMBASE      0x400
 162 #define ICH_SMI_EN      ICH_PMBASE + 0x30
 163
 164 int     _udatasel, _ucodesel, _ucode32sel, _ufssel, _ugssel;
 165
 166 int cold = 1;
 167
 168 long Maxmem = 0;
 169 long realmem = 0;
 170
 171 /*
 172  * The number of PHYSMAP entries must be one less than the number of
 173  * PHYSSEG entries because the PHYSMAP entry that spans the largest
 174  * physical address that is accessible by ISA DMA is split into two
 175  * PHYSSEG entries.
 176  */
 177 #define PHYSMAP_SIZE    (2 * (VM_PHYSSEG_MAX - 1))
 178
 179 vm_paddr_t phys_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 180 vm_paddr_t dump_avail[PHYSMAP_SIZE + 2];
 181
 182 /* must be 2 less so 0 0 can signal end of chunks */
 183 #define PHYS_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0])) - 2)
 184 #define DUMP_AVAIL_ARRAY_END ((sizeof(dump_avail) / sizeof(dump_avail[0])) - 2)
 185
 186 struct kva_md_info kmi;
 187
 188 static struct trapframe proc0_tf;
 189 struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
 190
 191 struct pcpu __pcpu[MAXCPU];
 192
 193 struct mtx icu_lock;
 194
 195 struct mem_range_softc mem_range_softc;
 196
 197 struct mtx dt_lock;     /* lock for GDT and LDT */
 198
 199 static void
 200 cpu_startup(dummy)
 201         void *dummy;
 202 {
 203         uintmax_t memsize;
 204         char *sysenv;
 205
 206         /*
 207          * On MacBooks, we need to disallow the legacy USB circuit to
 208          * generate an SMI# because this can cause several problems,
 209          * namely: incorrect CPU frequency detection and failure to
 210          * start the APs.
 211          * We do this by disabling a bit in the SMI_EN (SMI Control and
 212          * Enable register) of the Intel ICH LPC Interface Bridge.
 213          */
 214         sysenv = getenv("smbios.system.product");
 215         if (sysenv != NULL) {
 216                 if (strncmp(sysenv, "MacBook1,1", 10) == 0 ||
 217                     strncmp(sysenv, "MacBook3,1", 10) == 0 ||
 218                     strncmp(sysenv, "MacBookPro1,1", 13) == 0 ||
 219                     strncmp(sysenv, "MacBookPro1,2", 13) == 0 ||
 220                     strncmp(sysenv, "MacBookPro3,1", 13) == 0 ||
 221                     strncmp(sysenv, "Macmini1,1", 10) == 0) {
 222                         if (bootverbose)
 223                                 printf("Disabling LEGACY_USB_EN bit on "
 224                                     "Intel ICH.\n");
 225                         outl(ICH_SMI_EN, inl(ICH_SMI_EN) & ~0x8);
 226                 }
 227                 freeenv(sysenv);
 228         }
 229
 230         /*
 231          * Good {morning,afternoon,evening,night}.
 232          */
 233         startrtclock();
 234         printcpuinfo();
 235         panicifcpuunsupported();
 236 #ifdef PERFMON
 237         perfmon_init();
 238 #endif
 239         realmem = Maxmem;
 240
 241         /*
 242          * Display physical memory if SMBIOS reports reasonable amount.
 243          */
 244         memsize = 0;
 245         sysenv = getenv("smbios.memory.enabled");
 246         if (sysenv != NULL) {
 247                 memsize = (uintmax_t)strtoul(sysenv, (char **)NULL, 10) << 10;
 248                 freeenv(sysenv);
 249         }
 250         if (memsize < ptoa((uintmax_t)cnt.v_free_count))
 251                 memsize = ptoa((uintmax_t)Maxmem);
 252         printf("real memory  = %ju (%ju MB)\n", memsize, memsize >> 20);
 253
 254         /*
 255          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 256          */
 257         if (bootverbose) {
 258                 int indx;
 259
 260                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
 261                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 262                         vm_paddr_t size;
 263
 264                         size = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 265                         printf(
 266                             "0x%016jx - 0x%016jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 267                             (uintmax_t)phys_avail[indx],
 268                             (uintmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 269                             (uintmax_t)size, (uintmax_t)size / PAGE_SIZE);
 270                 }
 271         }
 272
 273         vm_ksubmap_init(&kmi);
 274
 275         printf("avail memory = %ju (%ju MB)\n",
 276             ptoa((uintmax_t)cnt.v_free_count),
 277             ptoa((uintmax_t)cnt.v_free_count) / 1048576);
 278
 279         /*
 280          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
 281          */
 282         bufinit();
 283         vm_pager_bufferinit();
 284
 285         cpu_setregs();
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Send an interrupt to process.
 290  *
 291  * Stack is set up to allow sigcode stored
 292  * at top to call routine, followed by call
 293  * to sigreturn routine below.  After sigreturn
 294  * resets the signal mask, the stack, and the
 295  * frame pointer, it returns to the user
 296  * specified pc, psl.
 297  */
 298 void
 299 sendsig(sig_t catcher, ksiginfo_t *ksi, sigset_t *mask)
 300 {
 301         struct sigframe sf, *sfp;
 302         struct proc *p;
 303         struct thread *td;
 304         struct sigacts *psp;
 305         char *sp;
 306         struct trapframe *regs;
 307         int sig;
 308         int oonstack;
 309
 310         td = curthread;
 311         p = td->td_proc;
 312         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
 313         sig = ksi->ksi_signo;
 314         psp = p->p_sigacts;
 315         mtx_assert(&psp->ps_mtx, MA_OWNED);
 316         regs = td->td_frame;
 317         oonstack = sigonstack(regs->tf_rsp);
 318
 319         /* Save user context. */
 320         bzero(&sf, sizeof(sf));
 321         sf.sf_uc.uc_sigmask = *mask;
 322         sf.sf_uc.uc_stack = td->td_sigstk;
 323         sf.sf_uc.uc_stack.ss_flags = (td->td_pflags & TDP_ALTSTACK)
 324             ? ((oonstack) ? SS_ONSTACK : 0) : SS_DISABLE;
 325         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_onstack = (oonstack) ? 1 : 0;
 326         bcopy(regs, &sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_rdi, sizeof(*regs));
 327         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_len = sizeof(sf.sf_uc.uc_mcontext); /* magic */
 328         get_fpcontext(td, &sf.sf_uc.uc_mcontext);
 329         fpstate_drop(td);
 330         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_fsbase = td->td_pcb->pcb_fsbase;
 331         sf.sf_uc.uc_mcontext.mc_gsbase = td->td_pcb->pcb_gsbase;
 332
 333         /* Allocate space for the signal handler context. */
 334         if ((td->td_pflags & TDP_ALTSTACK) != 0 && !oonstack &&
 335             SIGISMEMBER(psp->ps_sigonstack, sig)) {
 336                 sp = td->td_sigstk.ss_sp +
 337                     td->td_sigstk.ss_size - sizeof(struct sigframe);
 338 #if defined(COMPAT_43)
 339                 td->td_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 340 #endif
 341         } else
 342                 sp = (char *)regs->tf_rsp - sizeof(struct sigframe) - 128;
 343         /* Align to 16 bytes. */
 344         sfp = (struct sigframe *)((unsigned long)sp & ~0xFul);
 345
 346         /* Translate the signal if appropriate. */
 347         if (p->p_sysent->sv_sigtbl && sig <= p->p_sysent->sv_sigsize)
 348                 sig = p->p_sysent->sv_sigtbl[_SIG_IDX(sig)];
 349
 350         /* Build the argument list for the signal handler. */
 351         regs->tf_rdi = sig;                     /* arg 1 in %rdi */
 352         regs->tf_rdx = (register_t)&sfp->sf_uc; /* arg 3 in %rdx */
 353         if (SIGISMEMBER(psp->ps_siginfo, sig)) {
 354                 /* Signal handler installed with SA_SIGINFO. */
 355                 regs->tf_rsi = (register_t)&sfp->sf_si; /* arg 2 in %rsi */
 356                 sf.sf_ahu.sf_action = (__siginfohandler_t *)catcher;
 357
 358                 /* Fill in POSIX parts */
 359                 sf.sf_si = ksi->ksi_info;
 360                 sf.sf_si.si_signo = sig; /* maybe a translated signal */
 361                 regs->tf_rcx = (register_t)ksi->ksi_addr; /* arg 4 in %rcx */
 362         } else {
 363                 /* Old FreeBSD-style arguments. */
 364                 regs->tf_rsi = ksi->ksi_code;   /* arg 2 in %rsi */
 365                 regs->tf_rcx = (register_t)ksi->ksi_addr; /* arg 4 in %rcx */
 366                 sf.sf_ahu.sf_handler = catcher;
 367         }
 368         mtx_unlock(&psp->ps_mtx);
 369         PROC_UNLOCK(p);
 370
 371         /*
 372          * Copy the sigframe out to the user's stack.
 373          */
 374         if (copyout(&sf, sfp, sizeof(*sfp)) != 0) {
 375 #ifdef DEBUG
 376                 printf("process %ld has trashed its stack\n", (long)p->p_pid);
 377 #endif
 378                 PROC_LOCK(p);
 379                 sigexit(td, SIGILL);
 380         }
 381
 382         regs->tf_rsp = (long)sfp;
 383         regs->tf_rip = PS_STRINGS - *(p->p_sysent->sv_szsigcode);
 384         regs->tf_rflags &= ~(PSL_T | PSL_D);
 385         regs->tf_cs = _ucodesel;
 386         regs->tf_ds = _udatasel;
 387         regs->tf_es = _udatasel;
 388         regs->tf_fs = _ufssel;
 389         regs->tf_gs = _ugssel;
 390         regs->tf_flags = TF_HASSEGS;
 391         td->td_pcb->pcb_full_iret = 1;
 392         PROC_LOCK(p);
 393         mtx_lock(&psp->ps_mtx);
 394 }
 395
 396 /*
 397  * System call to cleanup state after a signal
 398  * has been taken.  Reset signal mask and
 399  * stack state from context left by sendsig (above).
 400  * Return to previous pc and psl as specified by
 401  * context left by sendsig. Check carefully to
 402  * make sure that the user has not modified the
 403  * state to gain improper privileges.
 404  *
 405  * MPSAFE
 406  */
 407 int
 408 sigreturn(td, uap)
 409         struct thread *td;
 410         struct sigreturn_args /* {
 411                 const struct __ucontext *sigcntxp;
 412         } */ *uap;
 413 {
 414         ucontext_t uc;
 415         struct proc *p = td->td_proc;
 416         struct trapframe *regs;
 417         ucontext_t *ucp;
 418         long rflags;
 419         int cs, error, ret;
 420         ksiginfo_t ksi;
 421
 422         error = copyin(uap->sigcntxp, &uc, sizeof(uc));
 423         if (error != 0) {
 424                 uprintf("pid %d (%s): sigreturn copyin failed\n",
 425                     p->p_pid, td->td_name);
 426                 return (error);
 427         }
 428         ucp = &uc;
 429         if ((ucp->uc_mcontext.mc_flags & ~_MC_FLAG_MASK) != 0) {
 430                 uprintf("pid %d (%s): sigreturn mc_flags %x\n", p->p_pid,
 431                     td->td_name, ucp->uc_mcontext.mc_flags);
 432                 return (EINVAL);
 433         }
 434         regs = td->td_frame;
 435         rflags = ucp->uc_mcontext.mc_rflags;
 436         /*
 437          * Don't allow users to change privileged or reserved flags.
 438          */
 439         /*
 440          * XXX do allow users to change the privileged flag PSL_RF.
 441          * The cpu sets PSL_RF in tf_rflags for faults.  Debuggers
 442          * should sometimes set it there too.  tf_rflags is kept in
 443          * the signal context during signal handling and there is no
 444          * other place to remember it, so the PSL_RF bit may be
 445          * corrupted by the signal handler without us knowing.
 446          * Corruption of the PSL_RF bit at worst causes one more or
 447          * one less debugger trap, so allowing it is fairly harmless.
 448          */
 449         if (!EFL_SECURE(rflags & ~PSL_RF, regs->tf_rflags & ~PSL_RF)) {
 450                 uprintf("pid %d (%s): sigreturn rflags = 0x%lx\n", p->p_pid,
 451                     td->td_name, rflags);
 452                 return (EINVAL);
 453         }
 454
 455         /*
 456          * Don't allow users to load a valid privileged %cs.  Let the
 457          * hardware check for invalid selectors, excess privilege in
 458          * other selectors, invalid %eip's and invalid %esp's.
 459          */
 460         cs = ucp->uc_mcontext.mc_cs;
 461         if (!CS_SECURE(cs)) {
 462                 uprintf("pid %d (%s): sigreturn cs = 0x%x\n", p->p_pid,
 463                     td->td_name, cs);
 464                 ksiginfo_init_trap(&ksi);
 465                 ksi.ksi_signo = SIGBUS;
 466                 ksi.ksi_code = BUS_OBJERR;
 467                 ksi.ksi_trapno = T_PROTFLT;
 468                 ksi.ksi_addr = (void *)regs->tf_rip;
 469                 trapsignal(td, &ksi);
 470                 return (EINVAL);
 471         }
 472
 473         ret = set_fpcontext(td, &ucp->uc_mcontext);
 474         if (ret != 0) {
 475                 uprintf("pid %d (%s): sigreturn set_fpcontext err %d\n",
 476                     p->p_pid, td->td_name, ret);
 477                 return (ret);
 478         }
 479         bcopy(&ucp->uc_mcontext.mc_rdi, regs, sizeof(*regs));
 480         td->td_pcb->pcb_fsbase = ucp->uc_mcontext.mc_fsbase;
 481         td->td_pcb->pcb_gsbase = ucp->uc_mcontext.mc_gsbase;
 482
 483 #if defined(COMPAT_43)
 484         if (ucp->uc_mcontext.mc_onstack & 1)
 485                 td->td_sigstk.ss_flags |= SS_ONSTACK;
 486         else
 487                 td->td_sigstk.ss_flags &= ~SS_ONSTACK;
 488 #endif
 489
 490         kern_sigprocmask(td, SIG_SETMASK, &ucp->uc_sigmask, NULL, 0);
 491         td->td_pcb->pcb_full_iret = 1;
 492         return (EJUSTRETURN);
 493 }
 494
 495 #ifdef COMPAT_FREEBSD4
 496 int
 497 freebsd4_sigreturn(struct thread *td, struct freebsd4_sigreturn_args *uap)
 498 {
 499
 500         return sigreturn(td, (struct sigreturn_args *)uap);
 501 }
 502 #endif
 503
 504
 505 /*
 506  * Machine dependent boot() routine
 507  *
 508  * I haven't seen anything to put here yet
 509  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
 510  */
 511 void
 512 cpu_boot(int howto)
 513 {
 514 }
 515
 516 /*
 517  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
 518  * be made coherent later.
 519  */
 520 void
 521 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
 522 {
 523         /* Not applicable */
 524 }
 525
 526 /* Get current clock frequency for the given cpu id. */
 527 int
 528 cpu_est_clockrate(int cpu_id, uint64_t *rate)
 529 {
 530         register_t reg;
 531         uint64_t tsc1, tsc2;
 532
 533         if (pcpu_find(cpu_id) == NULL || rate == NULL)
 534                 return (EINVAL);
 535
 536         /* If we're booting, trust the rate calibrated moments ago. */
 537         if (cold) {
 538                 *rate = tsc_freq;
 539                 return (0);
 540         }
 541
 542 #ifdef SMP
 543         /* Schedule ourselves on the indicated cpu. */
 544         thread_lock(curthread);
 545         sched_bind(curthread, cpu_id);
 546         thread_unlock(curthread);
 547 #endif
 548
 549         /* Calibrate by measuring a short delay. */
 550         reg = intr_disable();
 551         tsc1 = rdtsc();
 552         DELAY(1000);
 553         tsc2 = rdtsc();
 554         intr_restore(reg);
 555
 556 #ifdef SMP
 557         thread_lock(curthread);
 558         sched_unbind(curthread);
 559         thread_unlock(curthread);
 560 #endif
 561
 562         /*
 563          * Calculate the difference in readings, convert to Mhz, and
 564          * subtract 0.5% of the total.  Empirical testing has shown that
 565          * overhead in DELAY() works out to approximately this value.
 566          */
 567         tsc2 -= tsc1;
 568         *rate = tsc2 * 1000 - tsc2 * 5;
 569         return (0);
 570 }
 571
 572 /*
 573  * Shutdown the CPU as much as possible
 574  */
 575 void
 576 cpu_halt(void)
 577 {
 578         for (;;)
 579                 __asm__ ("hlt");
 580 }
 581
 582 void (*cpu_idle_hook)(void) = NULL;     /* ACPI idle hook. */
 583
 584 static void
 585 cpu_idle_hlt(int busy)
 586 {
 587         /*
 588          * we must absolutely guarentee that hlt is the next instruction
 589          * after sti or we introduce a timing window.
 590          */
 591         disable_intr();
 592         if (sched_runnable())
 593                 enable_intr();
 594         else
 595                 __asm __volatile("sti; hlt");
 596 }
 597
 598 static void
 599 cpu_idle_acpi(int busy)
 600 {
 601         disable_intr();
 602         if (sched_runnable())
 603                 enable_intr();
 604         else if (cpu_idle_hook)
 605                 cpu_idle_hook();
 606         else
 607                 __asm __volatile("sti; hlt");
 608 }
 609
 610 static int cpu_ident_amdc1e = 0;
 611
 612 static int
 613 cpu_probe_amdc1e(void)
 614 {
 615         int i;
 616
 617         /*
 618          * Forget it, if we're not using local APIC timer.
 619          */
 620         if (resource_disabled("apic", 0) ||
 621             (resource_int_value("apic", 0, "clock", &i) == 0 && i == 0))
 622                 return (0);
 623
 624         /*
 625          * Detect the presence of C1E capability mostly on latest
 626          * dual-cores (or future) k8 family.
 627          */
 628         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
 629             (cpu_id & 0x00000f00) == 0x00000f00 &&
 630             (cpu_id & 0x0fff0000) >=  0x00040000) {
 631                 cpu_ident_amdc1e = 1;
 632                 return (1);
 633         }
 634
 635         return (0);
 636 }
 637
 638 /*
 639  * C1E renders the local APIC timer dead, so we disable it by
 640  * reading the Interrupt Pending Message register and clearing
 641  * both C1eOnCmpHalt (bit 28) and SmiOnCmpHalt (bit 27).
 642  *
 643  * Reference:
 644  *   "BIOS and Kernel Developer's Guide for AMD NPT Family 0Fh Processors"
 645  *   #32559 revision 3.00+
 646  */
 647 #define MSR_AMDK8_IPM           0xc0010055
 648 #define AMDK8_SMIONCMPHALT      (1ULL << 27)
 649 #define AMDK8_C1EONCMPHALT      (1ULL << 28)
 650 #define AMDK8_CMPHALT           (AMDK8_SMIONCMPHALT | AMDK8_C1EONCMPHALT)
 651
 652 static void
 653 cpu_idle_amdc1e(int busy)
 654 {
 655
 656         disable_intr();
 657         if (sched_runnable())
 658                 enable_intr();
 659         else {
 660                 uint64_t msr;
 661
 662                 msr = rdmsr(MSR_AMDK8_IPM);
 663                 if (msr & AMDK8_CMPHALT)
 664                         wrmsr(MSR_AMDK8_IPM, msr & ~AMDK8_CMPHALT);
 665
 666                 if (cpu_idle_hook)
 667                         cpu_idle_hook();
 668                 else
 669                         __asm __volatile("sti; hlt");
 670         }
 671 }
 672
 673 static void
 674 cpu_idle_spin(int busy)
 675 {
 676         return;
 677 }
 678
 679 void (*cpu_idle_fn)(int) = cpu_idle_acpi;
 680
 681 void
 682 cpu_idle(int busy)
 683 {
 684 #ifdef SMP
 685         if (mp_grab_cpu_hlt())
 686                 return;
 687 #endif
 688         cpu_idle_fn(busy);
 689 }
 690
 691 /*
 692  * mwait cpu power states.  Lower 4 bits are sub-states.
 693  */
 694 #define MWAIT_C0        0xf0
 695 #define MWAIT_C1        0x00
 696 #define MWAIT_C2        0x10
 697 #define MWAIT_C3        0x20
 698 #define MWAIT_C4        0x30
 699
 700 #define MWAIT_DISABLED  0x0
 701 #define MWAIT_WOKEN     0x1
 702 #define MWAIT_WAITING   0x2
 703
 704 static void
 705 cpu_idle_mwait(int busy)
 706 {
 707         int *mwait;
 708
 709         mwait = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 710         *mwait = MWAIT_WAITING;
 711         if (sched_runnable())
 712                 return;
 713         cpu_monitor(mwait, 0, 0);
 714         if (*mwait == MWAIT_WAITING)
 715                 cpu_mwait(0, MWAIT_C1);
 716 }
 717
 718 static void
 719 cpu_idle_mwait_hlt(int busy)
 720 {
 721         int *mwait;
 722
 723         mwait = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 724         if (busy == 0) {
 725                 *mwait = MWAIT_DISABLED;
 726                 cpu_idle_hlt(busy);
 727                 return;
 728         }
 729         *mwait = MWAIT_WAITING;
 730         if (sched_runnable())
 731                 return;
 732         cpu_monitor(mwait, 0, 0);
 733         if (*mwait == MWAIT_WAITING)
 734                 cpu_mwait(0, MWAIT_C1);
 735 }
 736
 737 int
 738 cpu_idle_wakeup(int cpu)
 739 {
 740         struct pcpu *pcpu;
 741         int *mwait;
 742
 743         if (cpu_idle_fn == cpu_idle_spin)
 744                 return (1);
 745         if (cpu_idle_fn != cpu_idle_mwait && cpu_idle_fn != cpu_idle_mwait_hlt)
 746                 return (0);
 747         pcpu = pcpu_find(cpu);
 748         mwait = (int *)pcpu->pc_monitorbuf;
 749         /*
 750          * This doesn't need to be atomic since missing the race will
 751          * simply result in unnecessary IPIs.
 752          */
 753         if (cpu_idle_fn == cpu_idle_mwait_hlt && *mwait == MWAIT_DISABLED)
 754                 return (0);
 755         *mwait = MWAIT_WOKEN;
 756
 757         return (1);
 758 }
 759
 760 /*
 761  * Ordered by speed/power consumption.
 762  */
 763 struct {
 764         void    *id_fn;
 765         char    *id_name;
 766 } idle_tbl[] = {
 767         { cpu_idle_spin, "spin" },
 768         { cpu_idle_mwait, "mwait" },
 769         { cpu_idle_mwait_hlt, "mwait_hlt" },
 770         { cpu_idle_amdc1e, "amdc1e" },
 771         { cpu_idle_hlt, "hlt" },
 772         { cpu_idle_acpi, "acpi" },
 773         { NULL, NULL }
 774 };
 775
 776 static int
 777 idle_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 778 {
 779         char *avail, *p;
 780         int error;
 781         int i;
 782
 783         avail = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
 784         p = avail;
 785         for (i = 0; idle_tbl[i].id_name != NULL; i++) {
 786                 if (strstr(idle_tbl[i].id_name, "mwait") &&
 787                     (cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0)
 788                         continue;
 789                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "amdc1e") == 0 &&
 790                     cpu_ident_amdc1e == 0)
 791                         continue;
 792                 p += sprintf(p, "%s, ", idle_tbl[i].id_name);
 793         }
 794         error = sysctl_handle_string(oidp, avail, 0, req);
 795         free(avail, M_TEMP);
 796         return (error);
 797 }
 798
 799 static int
 800 idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 801 {
 802         char buf[16];
 803         int error;
 804         char *p;
 805         int i;
 806
 807         p = "unknown";
 808         for (i = 0; idle_tbl[i].id_name != NULL; i++) {
 809                 if (idle_tbl[i].id_fn == cpu_idle_fn) {
 810                         p = idle_tbl[i].id_name;
 811                         break;
 812                 }
 813         }
 814         strncpy(buf, p, sizeof(buf));
 815         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 816         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 817                 return (error);
 818         for (i = 0; idle_tbl[i].id_name != NULL; i++) {
 819                 if (strstr(idle_tbl[i].id_name, "mwait") &&
 820                     (cpu_feature2 & CPUID2_MON) == 0)
 821                         continue;
 822                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "amdc1e") == 0 &&
 823                     cpu_ident_amdc1e == 0)
 824                         continue;
 825                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, buf))
 826                         continue;
 827                 cpu_idle_fn = idle_tbl[i].id_fn;
 828                 return (0);
 829         }
 830         return (EINVAL);
 831 }
 832
 833 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle_available, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD,
 834     0, 0, idle_sysctl_available, "A", "list of available idle functions");
 835
 836 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 837     idle_sysctl, "A", "currently selected idle function");
 838
 839 /*
 840  * Reset registers to default values on exec.
 841  */
 842 void
 843 exec_setregs(td, entry, stack, ps_strings)
 844         struct thread *td;
 845         u_long entry;
 846         u_long stack;
 847         u_long ps_strings;
 848 {
 849         struct trapframe *regs = td->td_frame;
 850         struct pcb *pcb = td->td_pcb;
 851
 852         mtx_lock(&dt_lock);
 853         if (td->td_proc->p_md.md_ldt != NULL)
 854                 user_ldt_free(td);
 855         else
 856                 mtx_unlock(&dt_lock);
 857
 858         pcb->pcb_fsbase = 0;
 859         pcb->pcb_gsbase = 0;
 860         pcb->pcb_flags &= ~(PCB_32BIT | PCB_GS32BIT);
 861         pcb->pcb_initial_fpucw = __INITIAL_FPUCW__;
 862         pcb->pcb_full_iret = 1;
 863
 864         bzero((char *)regs, sizeof(struct trapframe));
 865         regs->tf_rip = entry;
 866         regs->tf_rsp = ((stack - 8) & ~0xFul) + 8;
 867         regs->tf_rdi = stack;           /* argv */
 868         regs->tf_rflags = PSL_USER | (regs->tf_rflags & PSL_T);
 869         regs->tf_ss = _udatasel;
 870         regs->tf_cs = _ucodesel;
 871         regs->tf_ds = _udatasel;
 872         regs->tf_es = _udatasel;
 873         regs->tf_fs = _ufssel;
 874         regs->tf_gs = _ugssel;
 875         regs->tf_flags = TF_HASSEGS;
 876         td->td_retval[1] = 0;
 877
 878         /*
 879          * Reset the hardware debug registers if they were in use.
 880          * They won't have any meaning for the newly exec'd process.
 881          */
 882         if (pcb->pcb_flags & PCB_DBREGS) {
 883                 pcb->pcb_dr0 = 0;
 884                 pcb->pcb_dr1 = 0;
 885                 pcb->pcb_dr2 = 0;
 886                 pcb->pcb_dr3 = 0;
 887                 pcb->pcb_dr6 = 0;
 888                 pcb->pcb_dr7 = 0;
 889                 if (pcb == PCPU_GET(curpcb)) {
 890                         /*
 891                          * Clear the debug registers on the running
 892                          * CPU, otherwise they will end up affecting
 893                          * the next process we switch to.
 894                          */
 895                         reset_dbregs();
 896                 }
 897                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_DBREGS;
 898         }
 899
 900         /*
 901          * Drop the FP state if we hold it, so that the process gets a
 902          * clean FP state if it uses the FPU again.
 903          */
 904         fpstate_drop(td);
 905 }
 906
 907 void
 908 cpu_setregs(void)
 909 {
 910         register_t cr0;
 911
 912         cr0 = rcr0();
 913         /*
 914          * CR0_MP, CR0_NE and CR0_TS are also set by npx_probe() for the
 915          * BSP.  See the comments there about why we set them.
 916          */
 917         cr0 |= CR0_MP | CR0_NE | CR0_TS | CR0_WP | CR0_AM;
 918         load_cr0(cr0);
 919 }
 920
 921 /*
 922  * Initialize amd64 and configure to run kernel
 923  */
 924
 925 /*
 926  * Initialize segments & interrupt table
 927  */
 928
 929 struct user_segment_descriptor gdt[NGDT * MAXCPU];/* global descriptor tables */
 930 static struct gate_descriptor idt0[NIDT];
 931 struct gate_descriptor *idt = &idt0[0]; /* interrupt descriptor table */
 932
 933 static char dblfault_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
 934
 935 static char nmi0_stack[PAGE_SIZE] __aligned(16);
 936 CTASSERT(sizeof(struct nmi_pcpu) == 16);
 937
 938 struct amd64tss common_tss[MAXCPU];
 939
 940 /*
 941  * Software prototypes -- in more palatable form.
 942  *
 943  * Keep GUFS32, GUGS32, GUCODE32 and GUDATA at the same
 944  * slots as corresponding segments for i386 kernel.
 945  */
 946 struct soft_segment_descriptor gdt_segs[] = {
 947 /* GNULL_SEL    0 Null Descriptor */
 948 {       .ssd_base = 0x0,
 949         .ssd_limit = 0x0,
 950         .ssd_type = 0,
 951         .ssd_dpl = 0,
 952         .ssd_p = 0,
 953         .ssd_long = 0,
 954         .ssd_def32 = 0,
 955         .ssd_gran = 0           },
 956 /* GNULL2_SEL   1 Null Descriptor */
 957 {       .ssd_base = 0x0,
 958         .ssd_limit = 0x0,
 959         .ssd_type = 0,
 960         .ssd_dpl = 0,
 961         .ssd_p = 0,
 962         .ssd_long = 0,
 963         .ssd_def32 = 0,
 964         .ssd_gran = 0           },
 965 /* GUFS32_SEL   2 32 bit %gs Descriptor for user */
 966 {       .ssd_base = 0x0,
 967         .ssd_limit = 0xfffff,
 968         .ssd_type = SDT_MEMRWA,
 969         .ssd_dpl = SEL_UPL,
 970         .ssd_p = 1,
 971         .ssd_long = 0,
 972         .ssd_def32 = 1,
 973         .ssd_gran = 1           },
 974 /* GUGS32_SEL   3 32 bit %fs Descriptor for user */
 975 {       .ssd_base = 0x0,
 976         .ssd_limit = 0xfffff,
 977         .ssd_type = SDT_MEMRWA,
 978         .ssd_dpl = SEL_UPL,
 979         .ssd_p = 1,
 980         .ssd_long = 0,
 981         .ssd_def32 = 1,
 982         .ssd_gran = 1           },
 983 /* GCODE_SEL    4 Code Descriptor for kernel */
 984 {       .ssd_base = 0x0,
 985         .ssd_limit = 0xfffff,
 986         .ssd_type = SDT_MEMERA,
 987         .ssd_dpl = SEL_KPL,
 988         .ssd_p = 1,
 989         .ssd_long = 1,
 990         .ssd_def32 = 0,
 991         .ssd_gran = 1           },
 992 /* GDATA_SEL    5 Data Descriptor for kernel */
 993 {       .ssd_base = 0x0,
 994         .ssd_limit = 0xfffff,
 995         .ssd_type = SDT_MEMRWA,
 996         .ssd_dpl = SEL_KPL,
 997         .ssd_p = 1,
 998         .ssd_long = 1,
 999         .ssd_def32 = 0,
1000         .ssd_gran = 1           },
1001 /* GUCODE32_SEL 6 32 bit Code Descriptor for user */
1002 {       .ssd_base = 0x0,
1003         .ssd_limit = 0xfffff,
1004         .ssd_type = SDT_MEMERA,
1005         .ssd_dpl = SEL_UPL,
1006         .ssd_p = 1,
1007         .ssd_long = 0,
1008         .ssd_def32 = 1,
1009         .ssd_gran = 1           },
1010 /* GUDATA_SEL   7 32/64 bit Data Descriptor for user */
1011 {       .ssd_base = 0x0,
1012         .ssd_limit = 0xfffff,
1013         .ssd_type = SDT_MEMRWA,
1014         .ssd_dpl = SEL_UPL,
1015         .ssd_p = 1,
1016         .ssd_long = 0,
1017         .ssd_def32 = 1,
1018         .ssd_gran = 1           },
1019 /* GUCODE_SEL   8 64 bit Code Descriptor for user */
1020 {       .ssd_base = 0x0,
1021         .ssd_limit = 0xfffff,
1022         .ssd_type = SDT_MEMERA,
1023         .ssd_dpl = SEL_UPL,
1024         .ssd_p = 1,
1025         .ssd_long = 1,
1026         .ssd_def32 = 0,
1027         .ssd_gran = 1           },
1028 /* GPROC0_SEL   9 Proc 0 Tss Descriptor */
1029 {       .ssd_base = 0x0,
1030         .ssd_limit = sizeof(struct amd64tss) + IOPAGES * PAGE_SIZE - 1,
1031         .ssd_type = SDT_SYSTSS,
1032         .ssd_dpl = SEL_KPL,
1033         .ssd_p = 1,
1034         .ssd_long = 0,
1035         .ssd_def32 = 0,
1036         .ssd_gran = 0           },
1037 /* Actually, the TSS is a system descriptor which is double size */
1038 {       .ssd_base = 0x0,
1039         .ssd_limit = 0x0,
1040         .ssd_type = 0,
1041         .ssd_dpl = 0,
1042         .ssd_p = 0,
1043         .ssd_long = 0,
1044         .ssd_def32 = 0,
1045         .ssd_gran = 0           },
1046 /* GUSERLDT_SEL 11 LDT Descriptor */
1047 {       .ssd_base = 0x0,
1048         .ssd_limit = 0x0,
1049         .ssd_type = 0,
1050         .ssd_dpl = 0,
1051         .ssd_p = 0,
1052         .ssd_long = 0,
1053         .ssd_def32 = 0,
1054         .ssd_gran = 0           },
1055 /* GUSERLDT_SEL 12 LDT Descriptor, double size */
1056 {       .ssd_base = 0x0,
1057         .ssd_limit = 0x0,
1058         .ssd_type = 0,
1059         .ssd_dpl = 0,
1060         .ssd_p = 0,
1061         .ssd_long = 0,
1062         .ssd_def32 = 0,
1063         .ssd_gran = 0           },
1064 };
1065
1066 void
1067 setidt(idx, func, typ, dpl, ist)
1068         int idx;
1069         inthand_t *func;
1070         int typ;
1071         int dpl;
1072         int ist;
1073 {
1074         struct gate_descriptor *ip;
1075
1076         ip = idt + idx;
1077         ip->gd_looffset = (uintptr_t)func;
1078         ip->gd_selector = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
1079         ip->gd_ist = ist;
1080         ip->gd_xx = 0;
1081         ip->gd_type = typ;
1082         ip->gd_dpl = dpl;
1083         ip->gd_p = 1;
1084         ip->gd_hioffset = ((uintptr_t)func)>>16 ;
1085 }
1086
1087 extern inthand_t
1088         IDTVEC(div), IDTVEC(dbg), IDTVEC(nmi), IDTVEC(bpt), IDTVEC(ofl),
1089         IDTVEC(bnd), IDTVEC(ill), IDTVEC(dna), IDTVEC(fpusegm),
1090         IDTVEC(tss), IDTVEC(missing), IDTVEC(stk), IDTVEC(prot),
1091         IDTVEC(page), IDTVEC(mchk), IDTVEC(rsvd), IDTVEC(fpu), IDTVEC(align),
1092         IDTVEC(xmm), IDTVEC(dblfault),
1093         IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
1094
1095 #ifdef DDB
1096 /*
1097  * Display the index and function name of any IDT entries that don't use
1098  * the default 'rsvd' entry point.
1099  */
1100 DB_SHOW_COMMAND(idt, db_show_idt)
1101 {
1102         struct gate_descriptor *ip;
1103         int idx;
1104         uintptr_t func;
1105
1106         ip = idt;
1107         for (idx = 0; idx < NIDT && !db_pager_quit; idx++) {
1108                 func = ((long)ip->gd_hioffset << 16 | ip->gd_looffset);
1109                 if (func != (uintptr_t)&IDTVEC(rsvd)) {
1110                         db_printf("%3d\t", idx);
1111                         db_printsym(func, DB_STGY_PROC);
1112                         db_printf("\n");
1113                 }
1114                 ip++;
1115         }
1116 }
1117 #endif
1118
1119 void
1120 sdtossd(sd, ssd)
1121         struct user_segment_descriptor *sd;
1122         struct soft_segment_descriptor *ssd;
1123 {
1124
1125         ssd->ssd_base  = (sd->sd_hibase << 24) | sd->sd_lobase;
1126         ssd->ssd_limit = (sd->sd_hilimit << 16) | sd->sd_lolimit;
1127         ssd->ssd_type  = sd->sd_type;
1128         ssd->ssd_dpl   = sd->sd_dpl;
1129         ssd->ssd_p     = sd->sd_p;
1130         ssd->ssd_long  = sd->sd_long;
1131         ssd->ssd_def32 = sd->sd_def32;
1132         ssd->ssd_gran  = sd->sd_gran;
1133 }
1134
1135 void
1136 ssdtosd(ssd, sd)
1137         struct soft_segment_descriptor *ssd;
1138         struct user_segment_descriptor *sd;
1139 {
1140
1141         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1142         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xff;
1143         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1144         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1145         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1146         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1147         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1148         sd->sd_long  = ssd->ssd_long;
1149         sd->sd_def32 = ssd->ssd_def32;
1150         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1151 }
1152
1153 void
1154 ssdtosyssd(ssd, sd)
1155         struct soft_segment_descriptor *ssd;
1156         struct system_segment_descriptor *sd;
1157 {
1158
1159         sd->sd_lobase = (ssd->ssd_base) & 0xffffff;
1160         sd->sd_hibase = (ssd->ssd_base >> 24) & 0xfffffffffful;
1161         sd->sd_lolimit = (ssd->ssd_limit) & 0xffff;
1162         sd->sd_hilimit = (ssd->ssd_limit >> 16) & 0xf;
1163         sd->sd_type  = ssd->ssd_type;
1164         sd->sd_dpl   = ssd->ssd_dpl;
1165         sd->sd_p     = ssd->ssd_p;
1166         sd->sd_gran  = ssd->ssd_gran;
1167 }
1168
1169 #if !defined(DEV_ATPIC) && defined(DEV_ISA)
1170 #include <isa/isavar.h>
1171 #include <isa/isareg.h>
1172 /*
1173  * Return a bitmap of the current interrupt requests.  This is 8259-specific
1174  * and is only suitable for use at probe time.
1175  * This is only here to pacify sio.  It is NOT FATAL if this doesn't work.
1176  * It shouldn't be here.  There should probably be an APIC centric
1177  * implementation in the apic driver code, if at all.
1178  */
1179 intrmask_t
1180 isa_irq_pending(void)
1181 {
1182         u_char irr1;
1183         u_char irr2;
1184
1185         irr1 = inb(IO_ICU1);
1186         irr2 = inb(IO_ICU2);
1187         return ((irr2 << 8) | irr1);
1188 }
1189 #endif
1190
1191 u_int basemem;
1192
1193 static int
1194 add_smap_entry(struct bios_smap *smap, vm_paddr_t *physmap, int *physmap_idxp)
1195 {
1196         int i, insert_idx, physmap_idx;
1197
1198         physmap_idx = *physmap_idxp;
1199
1200         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1201                 printf("SMAP type=%02x base=%016lx len=%016lx\n",
1202                     smap->type, smap->base, smap->length);
1203
1204         if (smap->type != SMAP_TYPE_MEMORY)
1205                 return (1);
1206
1207         if (smap->length == 0)
1208                 return (0);
1209
1210         /*
1211          * Find insertion point while checking for overlap.  Start off by
1212          * assuming the new entry will be added to the end.
1213          */
1214         insert_idx = physmap_idx + 2;
1215         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1216                 if (smap->base < physmap[i + 1]) {
1217                         if (smap->base + smap->length <= physmap[i]) {
1218                                 insert_idx = i;
1219                                 break;
1220                         }
1221                         if (boothowto & RB_VERBOSE)
1222                                 printf(
1223                     "Overlapping memory regions, ignoring second region\n");
1224                         return (1);
1225                 }
1226         }
1227
1228         /* See if we can prepend to the next entry. */
1229         if (insert_idx <= physmap_idx &&
1230             smap->base + smap->length == physmap[insert_idx]) {
1231                 physmap[insert_idx] = smap->base;
1232                 return (1);
1233         }
1234
1235         /* See if we can append to the previous entry. */
1236         if (insert_idx > 0 && smap->base == physmap[insert_idx - 1]) {
1237                 physmap[insert_idx - 1] += smap->length;
1238                 return (1);
1239         }
1240
1241         physmap_idx += 2;
1242         *physmap_idxp = physmap_idx;
1243         if (physmap_idx == PHYSMAP_SIZE) {
1244                 printf(
1245                 "Too many segments in the physical address map, giving up\n");
1246                 return (0);
1247         }
1248
1249         /*
1250          * Move the last 'N' entries down to make room for the new
1251          * entry if needed.
1252          */
1253         for (i = physmap_idx; i > insert_idx; i -= 2) {
1254                 physmap[i] = physmap[i - 2];
1255                 physmap[i + 1] = physmap[i - 1];
1256         }
1257
1258         /* Insert the new entry. */
1259         physmap[insert_idx] = smap->base;
1260         physmap[insert_idx + 1] = smap->base + smap->length;
1261         return (1);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Populate the (physmap) array with base/bound pairs describing the
1266  * available physical memory in the system, then test this memory and
1267  * build the phys_avail array describing the actually-available memory.
1268  *
1269  * If we cannot accurately determine the physical memory map, then use
1270  * value from the 0xE801 call, and failing that, the RTC.
1271  *
1272  * Total memory size may be set by the kernel environment variable
1273  * hw.physmem or the compile-time define MAXMEM.
1274  *
1275  * XXX first should be vm_paddr_t.
1276  */
1277 static void
1278 getmemsize(caddr_t kmdp, u_int64_t first)
1279 {
1280         int i, off, physmap_idx, pa_indx, da_indx;
1281         vm_paddr_t pa, physmap[PHYSMAP_SIZE];
1282         u_long physmem_tunable;
1283         pt_entry_t *pte;
1284         struct bios_smap *smapbase, *smap, *smapend;
1285         u_int32_t smapsize;
1286         quad_t dcons_addr, dcons_size;
1287
1288         bzero(physmap, sizeof(physmap));
1289         basemem = 0;
1290         physmap_idx = 0;
1291
1292         /*
1293          * get memory map from INT 15:E820, kindly supplied by the loader.
1294          *
1295          * subr_module.c says:
1296          * "Consumer may safely assume that size value precedes data."
1297          * ie: an int32_t immediately precedes smap.
1298          */
1299         smapbase = (struct bios_smap *)preload_search_info(kmdp,
1300             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_SMAP);
1301         if (smapbase == NULL)
1302                 panic("No BIOS smap info from loader!");
1303
1304         smapsize = *((u_int32_t *)smapbase - 1);
1305         smapend = (struct bios_smap *)((uintptr_t)smapbase + smapsize);
1306
1307         for (smap = smapbase; smap < smapend; smap++)
1308                 if (!add_smap_entry(smap, physmap, &physmap_idx))
1309                         break;
1310
1311         /*
1312          * Find the 'base memory' segment for SMP
1313          */
1314         basemem = 0;
1315         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1316                 if (physmap[i] == 0x00000000) {
1317                         basemem = physmap[i + 1] / 1024;
1318                         break;
1319                 }
1320         }
1321         if (basemem == 0)
1322                 panic("BIOS smap did not include a basemem segment!");
1323
1324 #ifdef SMP
1325         /* make hole for AP bootstrap code */
1326         physmap[1] = mp_bootaddress(physmap[1] / 1024);
1327 #endif
1328
1329         /*
1330          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
1331          * highest page of the physical address space.  It should be
1332          * called something like "Maxphyspage".  We may adjust this
1333          * based on ``hw.physmem'' and the results of the memory test.
1334          */
1335         Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1336
1337 #ifdef MAXMEM
1338         Maxmem = MAXMEM / 4;
1339 #endif
1340
1341         if (TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", &physmem_tunable))
1342                 Maxmem = atop(physmem_tunable);
1343
1344         /*
1345          * Don't allow MAXMEM or hw.physmem to extend the amount of memory
1346          * in the system.
1347          */
1348         if (Maxmem > atop(physmap[physmap_idx + 1]))
1349                 Maxmem = atop(physmap[physmap_idx + 1]);
1350
1351         if (atop(physmap[physmap_idx + 1]) != Maxmem &&
1352             (boothowto & RB_VERBOSE))
1353                 printf("Physical memory use set to %ldK\n", Maxmem * 4);
1354
1355         /* call pmap initialization to make new kernel address space */
1356         pmap_bootstrap(&first);
1357
1358         /*
1359          * Size up each available chunk of physical memory.
1360          */
1361         physmap[0] = PAGE_SIZE;         /* mask off page 0 */
1362         pa_indx = 0;
1363         da_indx = 1;
1364         phys_avail[pa_indx++] = physmap[0];
1365         phys_avail[pa_indx] = physmap[0];
1366         dump_avail[da_indx] = physmap[0];
1367         pte = CMAP1;
1368
1369         /*
1370          * Get dcons buffer address
1371          */
1372         if (getenv_quad("dcons.addr", &dcons_addr) == 0 ||
1373             getenv_quad("dcons.size", &dcons_size) == 0)
1374                 dcons_addr = 0;
1375
1376         /*
1377          * physmap is in bytes, so when converting to page boundaries,
1378          * round up the start address and round down the end address.
1379          */
1380         for (i = 0; i <= physmap_idx; i += 2) {
1381                 vm_paddr_t end;
1382
1383                 end = ptoa((vm_paddr_t)Maxmem);
1384                 if (physmap[i + 1] < end)
1385                         end = trunc_page(physmap[i + 1]);
1386                 for (pa = round_page(physmap[i]); pa < end; pa += PAGE_SIZE) {
1387                         int tmp, page_bad, full;
1388                         int *ptr = (int *)CADDR1;
1389
1390                         full = FALSE;
1391                         /*
1392                          * block out kernel memory as not available.
1393                          */
1394                         if (pa >= 0x100000 && pa < first)
1395                                 goto do_dump_avail;
1396
1397                         /*
1398                          * block out dcons buffer
1399                          */
1400                         if (dcons_addr > 0
1401                             && pa >= trunc_page(dcons_addr)
1402                             && pa < dcons_addr + dcons_size)
1403                                 goto do_dump_avail;
1404
1405                         page_bad = FALSE;
1406
1407                         /*
1408                          * map page into kernel: valid, read/write,non-cacheable
1409                          */
1410                         *pte = pa | PG_V | PG_RW | PG_N;
1411                         invltlb();
1412
1413                         tmp = *(int *)ptr;
1414                         /*
1415                          * Test for alternating 1's and 0's
1416                          */
1417                         *(volatile int *)ptr = 0xaaaaaaaa;
1418                         if (*(volatile int *)ptr != 0xaaaaaaaa)
1419                                 page_bad = TRUE;
1420                         /*
1421                          * Test for alternating 0's and 1's
1422                          */
1423                         *(volatile int *)ptr = 0x55555555;
1424                         if (*(volatile int *)ptr != 0x55555555)
1425                                 page_bad = TRUE;
1426                         /*
1427                          * Test for all 1's
1428                          */
1429                         *(volatile int *)ptr = 0xffffffff;
1430                         if (*(volatile int *)ptr != 0xffffffff)
1431                                 page_bad = TRUE;
1432                         /*
1433                          * Test for all 0's
1434                          */
1435                         *(volatile int *)ptr = 0x0;
1436                         if (*(volatile int *)ptr != 0x0)
1437                                 page_bad = TRUE;
1438                         /*
1439                          * Restore original value.
1440                          */
1441                         *(int *)ptr = tmp;
1442
1443                         /*
1444                          * Adjust array of valid/good pages.
1445                          */
1446                         if (page_bad == TRUE)
1447                                 continue;
1448                         /*
1449                          * If this good page is a continuation of the
1450                          * previous set of good pages, then just increase
1451                          * the end pointer. Otherwise start a new chunk.
1452                          * Note that "end" points one higher than end,
1453                          * making the range >= start and < end.
1454                          * If we're also doing a speculative memory
1455                          * test and we at or past the end, bump up Maxmem
1456                          * so that we keep going. The first bad page
1457                          * will terminate the loop.
1458                          */
1459                         if (phys_avail[pa_indx] == pa) {
1460                                 phys_avail[pa_indx] += PAGE_SIZE;
1461                         } else {
1462                                 pa_indx++;
1463                                 if (pa_indx == PHYS_AVAIL_ARRAY_END) {
1464                                         printf(
1465                 "Too many holes in the physical address space, giving up\n");
1466                                         pa_indx--;
1467                                         full = TRUE;
1468                                         goto do_dump_avail;
1469                                 }
1470                                 phys_avail[pa_indx++] = pa;     /* start */
1471                                 phys_avail[pa_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1472                         }
1473                         physmem++;
1474 do_dump_avail:
1475                         if (dump_avail[da_indx] == pa) {
1476                                 dump_avail[da_indx] += PAGE_SIZE;
1477                         } else {
1478                                 da_indx++;
1479                                 if (da_indx == DUMP_AVAIL_ARRAY_END) {
1480                                         da_indx--;
1481                                         goto do_next;
1482                                 }
1483                                 dump_avail[da_indx++] = pa; /* start */
1484                                 dump_avail[da_indx] = pa + PAGE_SIZE; /* end */
1485                         }
1486 do_next:
1487                         if (full)
1488                                 break;
1489                 }
1490         }
1491         *pte = 0;
1492         invltlb();
1493
1494         /*
1495          * XXX
1496          * The last chunk must contain at least one page plus the message
1497          * buffer to avoid complicating other code (message buffer address
1498          * calculation, etc.).
1499          */
1500         while (phys_avail[pa_indx - 1] + PAGE_SIZE +
1501             round_page(MSGBUF_SIZE) >= phys_avail[pa_indx]) {
1502                 physmem -= atop(phys_avail[pa_indx] - phys_avail[pa_indx - 1]);
1503                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1504                 phys_avail[pa_indx--] = 0;
1505         }
1506
1507         Maxmem = atop(phys_avail[pa_indx]);
1508
1509         /* Trim off space for the message buffer. */
1510         phys_avail[pa_indx] -= round_page(MSGBUF_SIZE);
1511
1512         /* Map the message buffer. */
1513         for (off = 0; off < round_page(MSGBUF_SIZE); off += PAGE_SIZE)
1514                 pmap_kenter((vm_offset_t)msgbufp + off, phys_avail[pa_indx] +
1515                     off);
1516 }
1517
1518 u_int64_t
1519 hammer_time(u_int64_t modulep, u_int64_t physfree)
1520 {
1521         caddr_t kmdp;
1522         int gsel_tss, x;
1523         struct pcpu *pc;
1524         struct nmi_pcpu *np;
1525         u_int64_t msr;
1526         char *env;
1527
1528         thread0.td_kstack = physfree + KERNBASE;
1529         bzero((void *)thread0.td_kstack, KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE);
1530         physfree += KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE;
1531         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
1532            (thread0.td_kstack + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE) - 1;
1533
1534         /*
1535          * This may be done better later if it gets more high level
1536          * components in it. If so just link td->td_proc here.
1537          */
1538         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
1539
1540         preload_metadata = (caddr_t)(uintptr_t)(modulep + KERNBASE);
1541         preload_bootstrap_relocate(KERNBASE);
1542         kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
1543         if (kmdp == NULL)
1544                 kmdp = preload_search_by_type("elf64 kernel");
1545         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
1546         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *) + KERNBASE;
1547 #ifdef DDB
1548         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
1549         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
1550 #endif
1551
1552         /* Init basic tunables, hz etc */
1553         init_param1();
1554
1555         /*
1556          * make gdt memory segments
1557          */
1558         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
1559                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1) &&
1560                     x != GUSERLDT_SEL && x != (GUSERLDT_SEL) + 1)
1561                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[x]);
1562         }
1563         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base = (uintptr_t)&common_tss[0];
1564         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
1565             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1566
1567         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
1568         r_gdt.rd_base =  (long) gdt;
1569         lgdt(&r_gdt);
1570         pc = &__pcpu[0];
1571
1572         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
1573         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)pc);
1574         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* User value while in the kernel */
1575
1576         pcpu_init(pc, 0, sizeof(struct pcpu));
1577         dpcpu_init((void *)(physfree + KERNBASE), 0);
1578         physfree += DPCPU_SIZE;
1579         PCPU_SET(prvspace, pc);
1580         PCPU_SET(curthread, &thread0);
1581         PCPU_SET(curpcb, thread0.td_pcb);
1582         PCPU_SET(tssp, &common_tss[0]);
1583         PCPU_SET(commontssp, &common_tss[0]);
1584         PCPU_SET(tss, (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
1585         PCPU_SET(ldt, (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GUSERLDT_SEL]);
1586         PCPU_SET(fs32p, &gdt[GUFS32_SEL]);
1587         PCPU_SET(gs32p, &gdt[GUGS32_SEL]);
1588
1589         /*
1590          * Initialize mutexes.
1591          *
1592          * icu_lock: in order to allow an interrupt to occur in a critical
1593          *           section, to set pcpu->ipending (etc...) properly, we
1594          *           must be able to get the icu lock, so it can't be
1595          *           under witness.
1596          */
1597         mutex_init();
1598         mtx_init(&icu_lock, "icu", NULL, MTX_SPIN | MTX_NOWITNESS);
1599         mtx_init(&dt_lock, "descriptor tables", NULL, MTX_DEF);
1600
1601         /* exceptions */
1602         for (x = 0; x < NIDT; x++)
1603                 setidt(x, &IDTVEC(rsvd), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1604         setidt(IDT_DE, &IDTVEC(div),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1605         setidt(IDT_DB, &IDTVEC(dbg),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1606         setidt(IDT_NMI, &IDTVEC(nmi),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 2);
1607         setidt(IDT_BP, &IDTVEC(bpt),  SDT_SYSIGT, SEL_UPL, 0);
1608         setidt(IDT_OF, &IDTVEC(ofl),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1609         setidt(IDT_BR, &IDTVEC(bnd),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1610         setidt(IDT_UD, &IDTVEC(ill),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1611         setidt(IDT_NM, &IDTVEC(dna),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1612         setidt(IDT_DF, &IDTVEC(dblfault), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 1);
1613         setidt(IDT_FPUGP, &IDTVEC(fpusegm),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1614         setidt(IDT_TS, &IDTVEC(tss),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1615         setidt(IDT_NP, &IDTVEC(missing),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1616         setidt(IDT_SS, &IDTVEC(stk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1617         setidt(IDT_GP, &IDTVEC(prot),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1618         setidt(IDT_PF, &IDTVEC(page),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1619         setidt(IDT_MF, &IDTVEC(fpu),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1620         setidt(IDT_AC, &IDTVEC(align), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1621         setidt(IDT_MC, &IDTVEC(mchk),  SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1622         setidt(IDT_XF, &IDTVEC(xmm), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1623
1624         r_idt.rd_limit = sizeof(idt0) - 1;
1625         r_idt.rd_base = (long) idt;
1626         lidt(&r_idt);
1627
1628         /*
1629          * Initialize the i8254 before the console so that console
1630          * initialization can use DELAY().
1631          */
1632         i8254_init();
1633
1634         /*
1635          * Initialize the console before we print anything out.
1636          */
1637         cninit();
1638
1639 #ifdef DEV_ISA
1640 #ifdef DEV_ATPIC
1641         elcr_probe();
1642         atpic_startup();
1643 #else
1644         /* Reset and mask the atpics and leave them shut down. */
1645         atpic_reset();
1646
1647         /*
1648          * Point the ICU spurious interrupt vectors at the APIC spurious
1649          * interrupt handler.
1650          */
1651         setidt(IDT_IO_INTS + 7, IDTVEC(spuriousint), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1652         setidt(IDT_IO_INTS + 15, IDTVEC(spuriousint), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
1653 #endif
1654 #else
1655 #error "have you forgotten the isa device?";
1656 #endif
1657
1658         kdb_init();
1659
1660 #ifdef KDB
1661         if (boothowto & RB_KDB)
1662                 kdb_enter(KDB_WHY_BOOTFLAGS,
1663                     "Boot flags requested debugger");
1664 #endif
1665
1666         identify_cpu();         /* Final stage of CPU initialization */
1667         initializecpu();        /* Initialize CPU registers */
1668         initializecpucache();
1669
1670         /* make an initial tss so cpu can get interrupt stack on syscall! */
1671         common_tss[0].tss_rsp0 = thread0.td_kstack + \
1672             KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - sizeof(struct pcb);
1673         /* Ensure the stack is aligned to 16 bytes */
1674         common_tss[0].tss_rsp0 &= ~0xFul;
1675         PCPU_SET(rsp0, common_tss[0].tss_rsp0);
1676
1677         /* doublefault stack space, runs on ist1 */
1678         common_tss[0].tss_ist1 = (long)&dblfault_stack[sizeof(dblfault_stack)];
1679
1680         /*
1681          * NMI stack, runs on ist2.  The pcpu pointer is stored just
1682          * above the start of the ist2 stack.
1683          */
1684         np = ((struct nmi_pcpu *) &nmi0_stack[sizeof(nmi0_stack)]) - 1;
1685         np->np_pcpu = (register_t) pc;
1686         common_tss[0].tss_ist2 = (long) np;
1687
1688         /* Set the IO permission bitmap (empty due to tss seg limit) */
1689         common_tss[0].tss_iobase = sizeof(struct amd64tss) +
1690             IOPAGES * PAGE_SIZE;
1691
1692         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
1693         ltr(gsel_tss);
1694
1695         /* Set up the fast syscall stuff */
1696         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
1697         wrmsr(MSR_EFER, msr);
1698         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
1699         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
1700         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
1701               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
1702         wrmsr(MSR_STAR, msr);
1703         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
1704
1705         getmemsize(kmdp, physfree);
1706         init_param2(physmem);
1707
1708         /* now running on new page tables, configured,and u/iom is accessible */
1709
1710         msgbufinit(msgbufp, MSGBUF_SIZE);
1711         fpuinit();
1712
1713         /* transfer to user mode */
1714
1715         _ucodesel = GSEL(GUCODE_SEL, SEL_UPL);
1716         _udatasel = GSEL(GUDATA_SEL, SEL_UPL);
1717         _ucode32sel = GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL);
1718         _ufssel = GSEL(GUFS32_SEL, SEL_UPL);
1719         _ugssel = GSEL(GUGS32_SEL, SEL_UPL);
1720
1721         load_ds(_udatasel);
1722         load_es(_udatasel);
1723         load_fs(_ufssel);
1724
1725         /* setup proc 0's pcb */
1726         thread0.td_pcb->pcb_flags = 0;
1727         thread0.td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
1728         thread0.td_frame = &proc0_tf;
1729
1730         env = getenv("kernelname");
1731         if (env != NULL)
1732                 strlcpy(kernelname, env, sizeof(kernelname));
1733
1734 #ifdef XENHVM
1735         if (inw(0x10) == 0x49d2) {
1736                 if (bootverbose)
1737                         printf("Xen detected: disabling emulated block and network devices\n");
1738                 outw(0x10, 3);
1739         }
1740 #endif
1741
1742         if (cpu_probe_amdc1e())
1743                 cpu_idle_fn = cpu_idle_amdc1e;
1744
1745         /* Location of kernel stack for locore */
1746         return ((u_int64_t)thread0.td_pcb);
1747 }
1748
1749 void
1750 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t size)
1751 {
1752
1753         pcpu->pc_acpi_id = 0xffffffff;
1754 }
1755
1756 void
1757 spinlock_enter(void)
1758 {
1759         struct thread *td;
1760
1761         td = curthread;
1762         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0)
1763                 td->td_md.md_saved_flags = intr_disable();
1764         td->td_md.md_spinlock_count++;
1765         critical_enter();
1766 }
1767
1768 void
1769 spinlock_exit(void)
1770 {
1771         struct thread *td;
1772
1773         td = curthread;
1774         critical_exit();
1775         td->td_md.md_spinlock_count--;
1776         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0)
1777                 intr_restore(td->td_md.md_saved_flags);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * Construct a PCB from a trapframe. This is called from kdb_trap() where
1782  * we want to start a backtrace from the function that caused us to enter
1783  * the debugger. We have the context in the trapframe, but base the trace
1784  * on the PCB. The PCB doesn't have to be perfect, as long as it contains
1785  * enough for a backtrace.
1786  */
1787 void
1788 makectx(struct trapframe *tf, struct pcb *pcb)
1789 {
1790
1791         pcb->pcb_r12 = tf->tf_r12;
1792         pcb->pcb_r13 = tf->tf_r13;
1793         pcb->pcb_r14 = tf->tf_r14;
1794         pcb->pcb_r15 = tf->tf_r15;
1795         pcb->pcb_rbp = tf->tf_rbp;
1796         pcb->pcb_rbx = tf->tf_rbx;
1797         pcb->pcb_rip = tf->tf_rip;
1798         pcb->pcb_rsp = tf->tf_rsp;
1799 }
1800
1801 int
1802 ptrace_set_pc(struct thread *td, unsigned long addr)
1803 {
1804         td->td_frame->tf_rip = addr;
1805         return (0);
1806 }
1807
1808 int
1809 ptrace_single_step(struct thread *td)
1810 {
1811         td->td_frame->tf_rflags |= PSL_T;
1812         return (0);
1813 }
1814
1815 int
1816 ptrace_clear_single_step(struct thread *td)
1817 {
1818         td->td_frame->tf_rflags &= ~PSL_T;
1819         return (0);
1820 }
1821
1822 int
1823 fill_regs(struct thread *td, struct reg *regs)
1824 {
1825         struct trapframe *tp;
1826
1827         tp = td->td_frame;
1828         regs->r_r15 = tp->tf_r15;
1829         regs->r_r14 = tp->tf_r14;
1830         regs->r_r13 = tp->tf_r13;
1831         regs->r_r12 = tp->tf_r12;
1832         regs->r_r11 = tp->tf_r11;
1833         regs->r_r10 = tp->tf_r10;
1834         regs->r_r9  = tp->tf_r9;
1835         regs->r_r8  = tp->tf_r8;
1836         regs->r_rdi = tp->tf_rdi;
1837         regs->r_rsi = tp->tf_rsi;
1838         regs->r_rbp = tp->tf_rbp;
1839         regs->r_rbx = tp->tf_rbx;
1840         regs->r_rdx = tp->tf_rdx;
1841         regs->r_rcx = tp->tf_rcx;
1842         regs->r_rax = tp->tf_rax;
1843         regs->r_rip = tp->tf_rip;
1844         regs->r_cs = tp->tf_cs;
1845         regs->r_rflags = tp->tf_rflags;
1846         regs->r_rsp = tp->tf_rsp;
1847         regs->r_ss = tp->tf_ss;
1848         if (tp->tf_flags & TF_HASSEGS) {
1849                 regs->r_ds = tp->tf_ds;
1850                 regs->r_es = tp->tf_es;
1851                 regs->r_fs = tp->tf_fs;
1852                 regs->r_gs = tp->tf_gs;
1853         } else {
1854                 regs->r_ds = 0;
1855                 regs->r_es = 0;
1856                 regs->r_fs = 0;
1857                 regs->r_gs = 0;
1858         }
1859         return (0);
1860 }
1861
1862 int
1863 set_regs(struct thread *td, struct reg *regs)
1864 {
1865         struct trapframe *tp;
1866         register_t rflags;
1867
1868         tp = td->td_frame;
1869         rflags = regs->r_rflags & 0xffffffff;
1870         if (!EFL_SECURE(rflags, tp->tf_rflags) || !CS_SECURE(regs->r_cs))
1871                 return (EINVAL);
1872         tp->tf_r15 = regs->r_r15;
1873         tp->tf_r14 = regs->r_r14;
1874         tp->tf_r13 = regs->r_r13;
1875         tp->tf_r12 = regs->r_r12;
1876         tp->tf_r11 = regs->r_r11;
1877         tp->tf_r10 = regs->r_r10;
1878         tp->tf_r9  = regs->r_r9;
1879         tp->tf_r8  = regs->r_r8;
1880         tp->tf_rdi = regs->r_rdi;
1881         tp->tf_rsi = regs->r_rsi;
1882         tp->tf_rbp = regs->r_rbp;
1883         tp->tf_rbx = regs->r_rbx;
1884         tp->tf_rdx = regs->r_rdx;
1885         tp->tf_rcx = regs->r_rcx;
1886         tp->tf_rax = regs->r_rax;
1887         tp->tf_rip = regs->r_rip;
1888         tp->tf_cs = regs->r_cs;
1889         tp->tf_rflags = rflags;
1890         tp->tf_rsp = regs->r_rsp;
1891         tp->tf_ss = regs->r_ss;
1892         if (0) {        /* XXXKIB */
1893                 tp->tf_ds = regs->r_ds;
1894                 tp->tf_es = regs->r_es;
1895                 tp->tf_fs = regs->r_fs;
1896                 tp->tf_gs = regs->r_gs;
1897                 tp->tf_flags = TF_HASSEGS;
1898                 td->td_pcb->pcb_full_iret = 1;
1899         }
1900         return (0);
1901 }
1902
1903 /* XXX check all this stuff! */
1904 /* externalize from sv_xmm */
1905 static void
1906 fill_fpregs_xmm(struct savefpu *sv_xmm, struct fpreg *fpregs)
1907 {
1908         struct envxmm *penv_fpreg = (struct envxmm *)&fpregs->fpr_env;
1909         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1910         int i;
1911
1912         /* pcb -> fpregs */
1913         bzero(fpregs, sizeof(*fpregs));
1914
1915         /* FPU control/status */
1916         penv_fpreg->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1917         penv_fpreg->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1918         penv_fpreg->en_tw = penv_xmm->en_tw;
1919         penv_fpreg->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1920         penv_fpreg->en_rip = penv_xmm->en_rip;
1921         penv_fpreg->en_rdp = penv_xmm->en_rdp;
1922         penv_fpreg->en_mxcsr = penv_xmm->en_mxcsr;
1923         penv_fpreg->en_mxcsr_mask = penv_xmm->en_mxcsr_mask;
1924
1925         /* FPU registers */
1926         for (i = 0; i < 8; ++i)
1927                 bcopy(sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc.fp_bytes, fpregs->fpr_acc[i], 10);
1928
1929         /* SSE registers */
1930         for (i = 0; i < 16; ++i)
1931                 bcopy(sv_xmm->sv_xmm[i].xmm_bytes, fpregs->fpr_xacc[i], 16);
1932 }
1933
1934 /* internalize from fpregs into sv_xmm */
1935 static void
1936 set_fpregs_xmm(struct fpreg *fpregs, struct savefpu *sv_xmm)
1937 {
1938         struct envxmm *penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1939         struct envxmm *penv_fpreg = (struct envxmm *)&fpregs->fpr_env;
1940         int i;
1941
1942         /* fpregs -> pcb */
1943         /* FPU control/status */
1944         penv_xmm->en_cw = penv_fpreg->en_cw;
1945         penv_xmm->en_sw = penv_fpreg->en_sw;
1946         penv_xmm->en_tw = penv_fpreg->en_tw;
1947         penv_xmm->en_opcode = penv_fpreg->en_opcode;
1948         penv_xmm->en_rip = penv_fpreg->en_rip;
1949         penv_xmm->en_rdp = penv_fpreg->en_rdp;
1950         penv_xmm->en_mxcsr = penv_fpreg->en_mxcsr;
1951         penv_xmm->en_mxcsr_mask = penv_fpreg->en_mxcsr_mask & cpu_mxcsr_mask;
1952
1953         /* FPU registers */
1954         for (i = 0; i < 8; ++i)
1955                 bcopy(fpregs->fpr_acc[i], sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc.fp_bytes, 10);
1956
1957         /* SSE registers */
1958         for (i = 0; i < 16; ++i)
1959                 bcopy(fpregs->fpr_xacc[i], sv_xmm->sv_xmm[i].xmm_bytes, 16);
1960 }
1961
1962 /* externalize from td->pcb */
1963 int
1964 fill_fpregs(struct thread *td, struct fpreg *fpregs)
1965 {
1966
1967         KASSERT(td == curthread || TD_IS_SUSPENDED(td),
1968             ("not suspended thread %p", td));
1969         fpugetregs(td);
1970         fill_fpregs_xmm(&td->td_pcb->pcb_user_save, fpregs);
1971         return (0);
1972 }
1973
1974 /* internalize to td->pcb */
1975 int
1976 set_fpregs(struct thread *td, struct fpreg *fpregs)
1977 {
1978
1979         set_fpregs_xmm(fpregs, &td->td_pcb->pcb_user_save);
1980         fpuuserinited(td);
1981         return (0);
1982 }
1983
1984 /*
1985  * Get machine context.
1986  */
1987 int
1988 get_mcontext(struct thread *td, mcontext_t *mcp, int flags)
1989 {
1990         struct trapframe *tp;
1991
1992         tp = td->td_frame;
1993         PROC_LOCK(curthread->td_proc);
1994         mcp->mc_onstack = sigonstack(tp->tf_rsp);
1995         PROC_UNLOCK(curthread->td_proc);
1996         mcp->mc_r15 = tp->tf_r15;
1997         mcp->mc_r14 = tp->tf_r14;
1998         mcp->mc_r13 = tp->tf_r13;
1999         mcp->mc_r12 = tp->tf_r12;
2000         mcp->mc_r11 = tp->tf_r11;
2001         mcp->mc_r10 = tp->tf_r10;
2002         mcp->mc_r9  = tp->tf_r9;
2003         mcp->mc_r8  = tp->tf_r8;
2004         mcp->mc_rdi = tp->tf_rdi;
2005         mcp->mc_rsi = tp->tf_rsi;
2006         mcp->mc_rbp = tp->tf_rbp;
2007         mcp->mc_rbx = tp->tf_rbx;
2008         mcp->mc_rcx = tp->tf_rcx;
2009         mcp->mc_rflags = tp->tf_rflags;
2010         if (flags & GET_MC_CLEAR_RET) {
2011                 mcp->mc_rax = 0;
2012                 mcp->mc_rdx = 0;
2013                 mcp->mc_rflags &= ~PSL_C;
2014         } else {
2015                 mcp->mc_rax = tp->tf_rax;
2016                 mcp->mc_rdx = tp->tf_rdx;
2017         }
2018         mcp->mc_rip = tp->tf_rip;
2019         mcp->mc_cs = tp->tf_cs;
2020         mcp->mc_rsp = tp->tf_rsp;
2021         mcp->mc_ss = tp->tf_ss;
2022         mcp->mc_ds = tp->tf_ds;
2023         mcp->mc_es = tp->tf_es;
2024         mcp->mc_fs = tp->tf_fs;
2025         mcp->mc_gs = tp->tf_gs;
2026         mcp->mc_flags = tp->tf_flags;
2027         mcp->mc_len = sizeof(*mcp);
2028         get_fpcontext(td, mcp);
2029         mcp->mc_fsbase = td->td_pcb->pcb_fsbase;
2030         mcp->mc_gsbase = td->td_pcb->pcb_gsbase;
2031         return (0);
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Set machine context.
2036  *
2037  * However, we don't set any but the user modifiable flags, and we won't
2038  * touch the cs selector.
2039  */
2040 int
2041 set_mcontext(struct thread *td, const mcontext_t *mcp)
2042 {
2043         struct trapframe *tp;
2044         long rflags;
2045         int ret;
2046
2047         tp = td->td_frame;
2048         if (mcp->mc_len != sizeof(*mcp) ||
2049             (mcp->mc_flags & ~_MC_FLAG_MASK) != 0)
2050                 return (EINVAL);
2051         rflags = (mcp->mc_rflags & PSL_USERCHANGE) |
2052             (tp->tf_rflags & ~PSL_USERCHANGE);
2053         ret = set_fpcontext(td, mcp);
2054         if (ret != 0)
2055                 return (ret);
2056         tp->tf_r15 = mcp->mc_r15;
2057         tp->tf_r14 = mcp->mc_r14;
2058         tp->tf_r13 = mcp->mc_r13;
2059         tp->tf_r12 = mcp->mc_r12;
2060         tp->tf_r11 = mcp->mc_r11;
2061         tp->tf_r10 = mcp->mc_r10;
2062         tp->tf_r9  = mcp->mc_r9;
2063         tp->tf_r8  = mcp->mc_r8;
2064         tp->tf_rdi = mcp->mc_rdi;
2065         tp->tf_rsi = mcp->mc_rsi;
2066         tp->tf_rbp = mcp->mc_rbp;
2067         tp->tf_rbx = mcp->mc_rbx;
2068         tp->tf_rdx = mcp->mc_rdx;
2069         tp->tf_rcx = mcp->mc_rcx;
2070         tp->tf_rax = mcp->mc_rax;
2071         tp->tf_rip = mcp->mc_rip;
2072         tp->tf_rflags = rflags;
2073         tp->tf_rsp = mcp->mc_rsp;
2074         tp->tf_ss = mcp->mc_ss;
2075         tp->tf_flags = mcp->mc_flags;
2076         if (tp->tf_flags & TF_HASSEGS) {
2077                 tp->tf_ds = mcp->mc_ds;
2078                 tp->tf_es = mcp->mc_es;
2079                 tp->tf_fs = mcp->mc_fs;
2080                 tp->tf_gs = mcp->mc_gs;
2081         }
2082         if (mcp->mc_flags & _MC_HASBASES) {
2083                 td->td_pcb->pcb_fsbase = mcp->mc_fsbase;
2084                 td->td_pcb->pcb_gsbase = mcp->mc_gsbase;
2085         }
2086         td->td_pcb->pcb_full_iret = 1;
2087         return (0);
2088 }
2089
2090 static void
2091 get_fpcontext(struct thread *td, mcontext_t *mcp)
2092 {
2093
2094         mcp->mc_ownedfp = fpugetregs(td);
2095         bcopy(&td->td_pcb->pcb_user_save, &mcp->mc_fpstate,
2096             sizeof(mcp->mc_fpstate));
2097         mcp->mc_fpformat = fpuformat();
2098 }
2099
2100 static int
2101 set_fpcontext(struct thread *td, const mcontext_t *mcp)
2102 {
2103         struct savefpu *fpstate;
2104
2105         if (mcp->mc_fpformat == _MC_FPFMT_NODEV)
2106                 return (0);
2107         else if (mcp->mc_fpformat != _MC_FPFMT_XMM)
2108                 return (EINVAL);
2109         else if (mcp->mc_ownedfp == _MC_FPOWNED_NONE)
2110                 /* We don't care what state is left in the FPU or PCB. */
2111                 fpstate_drop(td);
2112         else if (mcp->mc_ownedfp == _MC_FPOWNED_FPU ||
2113             mcp->mc_ownedfp == _MC_FPOWNED_PCB) {
2114                 fpstate = (struct savefpu *)&mcp->mc_fpstate;
2115                 fpstate->sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
2116                 fpusetregs(td, fpstate);
2117         } else
2118                 return (EINVAL);
2119         return (0);
2120 }
2121
2122 void
2123 fpstate_drop(struct thread *td)
2124 {
2125
2126         KASSERT(PCB_USER_FPU(td->td_pcb), ("fpstate_drop: kernel-owned fpu"));
2127         critical_enter();
2128         if (PCPU_GET(fpcurthread) == td)
2129                 fpudrop();
2130         /*
2131          * XXX force a full drop of the fpu.  The above only drops it if we
2132          * owned it.
2133          *
2134          * XXX I don't much like fpugetuserregs()'s semantics of doing a full
2135          * drop.  Dropping only to the pcb matches fnsave's behaviour.
2136          * We only need to drop to !PCB_INITDONE in sendsig().  But
2137          * sendsig() is the only caller of fpugetuserregs()... perhaps we just
2138          * have too many layers.
2139          */
2140         curthread->td_pcb->pcb_flags &= ~(PCB_FPUINITDONE |
2141             PCB_USERFPUINITDONE);
2142         critical_exit();
2143 }
2144
2145 int
2146 fill_dbregs(struct thread *td, struct dbreg *dbregs)
2147 {
2148         struct pcb *pcb;
2149
2150         if (td == NULL) {
2151                 dbregs->dr[0] = rdr0();
2152                 dbregs->dr[1] = rdr1();
2153                 dbregs->dr[2] = rdr2();
2154                 dbregs->dr[3] = rdr3();
2155                 dbregs->dr[6] = rdr6();
2156                 dbregs->dr[7] = rdr7();
2157         } else {
2158                 pcb = td->td_pcb;
2159                 dbregs->dr[0] = pcb->pcb_dr0;
2160                 dbregs->dr[1] = pcb->pcb_dr1;
2161                 dbregs->dr[2] = pcb->pcb_dr2;
2162                 dbregs->dr[3] = pcb->pcb_dr3;
2163                 dbregs->dr[6] = pcb->pcb_dr6;
2164                 dbregs->dr[7] = pcb->pcb_dr7;
2165         }
2166         dbregs->dr[4] = 0;
2167         dbregs->dr[5] = 0;
2168         dbregs->dr[8] = 0;
2169         dbregs->dr[9] = 0;
2170         dbregs->dr[10] = 0;
2171         dbregs->dr[11] = 0;
2172         dbregs->dr[12] = 0;
2173         dbregs->dr[13] = 0;
2174         dbregs->dr[14] = 0;
2175         dbregs->dr[15] = 0;
2176         return (0);
2177 }
2178
2179 int
2180 set_dbregs(struct thread *td, struct dbreg *dbregs)
2181 {
2182         struct pcb *pcb;
2183         int i;
2184
2185         if (td == NULL) {
2186                 load_dr0(dbregs->dr[0]);
2187                 load_dr1(dbregs->dr[1]);
2188                 load_dr2(dbregs->dr[2]);
2189                 load_dr3(dbregs->dr[3]);
2190                 load_dr6(dbregs->dr[6]);
2191                 load_dr7(dbregs->dr[7]);
2192         } else {
2193                 /*
2194                  * Don't let an illegal value for dr7 get set.  Specifically,
2195                  * check for undefined settings.  Setting these bit patterns
2196                  * result in undefined behaviour and can lead to an unexpected
2197                  * TRCTRAP or a general protection fault right here.
2198                  * Upper bits of dr6 and dr7 must not be set
2199                  */
2200                 for (i = 0; i < 4; i++) {
2201                         if (DBREG_DR7_ACCESS(dbregs->dr[7], i) == 0x02)
2202                                 return (EINVAL);
2203                         if (td->td_frame->tf_cs == _ucode32sel &&
2204                             DBREG_DR7_LEN(dbregs->dr[7], i) == DBREG_DR7_LEN_8)
2205                                 return (EINVAL);
2206                 }
2207                 if ((dbregs->dr[6] & 0xffffffff00000000ul) != 0 ||
2208                     (dbregs->dr[7] & 0xffffffff00000000ul) != 0)
2209                         return (EINVAL);
2210
2211                 pcb = td->td_pcb;
2212
2213                 /*
2214                  * Don't let a process set a breakpoint that is not within the
2215                  * process's address space.  If a process could do this, it
2216                  * could halt the system by setting a breakpoint in the kernel
2217                  * (if ddb was enabled).  Thus, we need to check to make sure
2218                  * that no breakpoints are being enabled for addresses outside
2219                  * process's address space.
2220                  *
2221                  * XXX - what about when the watched area of the user's
2222                  * address space is written into from within the kernel
2223                  * ... wouldn't that still cause a breakpoint to be generated
2224                  * from within kernel mode?
2225                  */
2226
2227                 if (DBREG_DR7_ENABLED(dbregs->dr[7], 0)) {
2228                         /* dr0 is enabled */
2229                         if (dbregs->dr[0] >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2230                                 return (EINVAL);
2231                 }
2232                 if (DBREG_DR7_ENABLED(dbregs->dr[7], 1)) {
2233                         /* dr1 is enabled */
2234                         if (dbregs->dr[1] >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2235                                 return (EINVAL);
2236                 }
2237                 if (DBREG_DR7_ENABLED(dbregs->dr[7], 2)) {
2238                         /* dr2 is enabled */
2239                         if (dbregs->dr[2] >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2240                                 return (EINVAL);
2241                 }
2242                 if (DBREG_DR7_ENABLED(dbregs->dr[7], 3)) {
2243                         /* dr3 is enabled */
2244                         if (dbregs->dr[3] >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2245                                 return (EINVAL);
2246                 }
2247
2248                 pcb->pcb_dr0 = dbregs->dr[0];
2249                 pcb->pcb_dr1 = dbregs->dr[1];
2250                 pcb->pcb_dr2 = dbregs->dr[2];
2251                 pcb->pcb_dr3 = dbregs->dr[3];
2252                 pcb->pcb_dr6 = dbregs->dr[6];
2253                 pcb->pcb_dr7 = dbregs->dr[7];
2254
2255                 pcb->pcb_flags |= PCB_DBREGS;
2256         }
2257
2258         return (0);
2259 }
2260
2261 void
2262 reset_dbregs(void)
2263 {
2264
2265         load_dr7(0);    /* Turn off the control bits first */
2266         load_dr0(0);
2267         load_dr1(0);
2268         load_dr2(0);
2269         load_dr3(0);
2270         load_dr6(0);
2271 }
2272
2273 /*
2274  * Return > 0 if a hardware breakpoint has been hit, and the
2275  * breakpoint was in user space.  Return 0, otherwise.
2276  */
2277 int
2278 user_dbreg_trap(void)
2279 {
2280         u_int64_t dr7, dr6; /* debug registers dr6 and dr7 */
2281         u_int64_t bp;       /* breakpoint bits extracted from dr6 */
2282         int nbp;            /* number of breakpoints that triggered */
2283         caddr_t addr[4];    /* breakpoint addresses */
2284         int i;
2285
2286         dr7 = rdr7();
2287         if ((dr7 & 0x000000ff) == 0) {
2288                 /*
2289                  * all GE and LE bits in the dr7 register are zero,
2290                  * thus the trap couldn't have been caused by the
2291                  * hardware debug registers
2292                  */
2293                 return 0;
2294         }
2295
2296         nbp = 0;
2297         dr6 = rdr6();
2298         bp = dr6 & 0x0000000f;
2299
2300         if (!bp) {
2301                 /*
2302                  * None of the breakpoint bits are set meaning this
2303                  * trap was not caused by any of the debug registers
2304                  */
2305                 return 0;
2306         }
2307
2308         /*
2309          * at least one of the breakpoints were hit, check to see
2310          * which ones and if any of them are user space addresses
2311          */
2312
2313         if (bp & 0x01) {
2314                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr0();
2315         }
2316         if (bp & 0x02) {
2317                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr1();
2318         }
2319         if (bp & 0x04) {
2320                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr2();
2321         }
2322         if (bp & 0x08) {
2323                 addr[nbp++] = (caddr_t)rdr3();
2324         }
2325
2326         for (i = 0; i < nbp; i++) {
2327                 if (addr[i] < (caddr_t)VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2328                         /*
2329                          * addr[i] is in user space
2330                          */
2331                         return nbp;
2332                 }
2333         }
2334
2335         /*
2336          * None of the breakpoints are in user space.
2337          */
2338         return 0;
2339 }
2340
2341 #ifdef KDB
2342
2343 /*
2344  * Provide inb() and outb() as functions.  They are normally only available as
2345  * inline functions, thus cannot be called from the debugger.
2346  */
2347
2348 /* silence compiler warnings */
2349 u_char inb_(u_short);
2350 void outb_(u_short, u_char);
2351
2352 u_char
2353 inb_(u_short port)
2354 {
2355         return inb(port);
2356 }
2357
2358 void
2359 outb_(u_short port, u_char data)
2360 {
2361         outb(port, data);
2362 }
2363
2364 #endif /* KDB */