]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/amd64/mp_machdep.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r159399,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / amd64 / mp_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
3  * Copyright (c) 2003, by Peter Wemm
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
12  *    derived from this software without specific prior written permission.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 #include <sys/cdefs.h>
28 __FBSDID("$FreeBSD$");
29
30 #include "opt_cpu.h"
31 #include "opt_kstack_pages.h"
32 #include "opt_mp_watchdog.h"
33 #include "opt_sched.h"
34
35 #include <sys/param.h>
36 #include <sys/systm.h>
37 #include <sys/bus.h>
38 #ifdef GPROF 
39 #include <sys/gmon.h>
40 #endif
41 #include <sys/kernel.h>
42 #include <sys/ktr.h>
43 #include <sys/lock.h>
44 #include <sys/malloc.h>
45 #include <sys/memrange.h>
46 #include <sys/mutex.h>
47 #include <sys/pcpu.h>
48 #include <sys/proc.h>
49 #include <sys/smp.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51
52 #include <vm/vm.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54 #include <vm/pmap.h>
55 #include <vm/vm_kern.h>
56 #include <vm/vm_extern.h>
57
58 #include <machine/apicreg.h>
59 #include <machine/md_var.h>
60 #include <machine/mp_watchdog.h>
61 #include <machine/pcb.h>
62 #include <machine/psl.h>
63 #include <machine/smp.h>
64 #include <machine/specialreg.h>
65 #include <machine/tss.h>
66
67 #define WARMBOOT_TARGET         0
68 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
69 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
70
71 #define CMOS_REG                (0x70)
72 #define CMOS_DATA               (0x71)
73 #define BIOS_RESET              (0x0f)
74 #define BIOS_WARM               (0x0a)
75
76 /* lock region used by kernel profiling */
77 int     mcount_lock;
78
79 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
80 int     boot_cpu_id = -1;       /* designated BSP */
81 extern  int nkpt;
82
83 /*
84  * CPU topology map datastructures for HTT.
85  */
86 static struct cpu_group mp_groups[MAXCPU];
87 static struct cpu_top mp_top;
88
89 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
90 char *bootSTK;
91 static int bootAP;
92
93 /* Free these after use */
94 void *bootstacks[MAXCPU];
95
96 /* Temporary holder for double fault stack */
97 char *doublefault_stack;
98
99 /* Hotwire a 0->4MB V==P mapping */
100 extern pt_entry_t *KPTphys;
101
102 /* SMP page table page */
103 extern pt_entry_t *SMPpt;
104
105 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
106
107 /* Variables needed for SMP tlb shootdown. */
108 vm_offset_t smp_tlb_addr1;
109 vm_offset_t smp_tlb_addr2;
110 volatile int smp_tlb_wait;
111
112 extern inthand_t IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
113
114 #ifdef STOP_NMI
115 volatile cpumask_t ipi_nmi_pending;
116
117 static void     ipi_nmi_selected(u_int32_t cpus);
118 #endif 
119
120 /*
121  * Local data and functions.
122  */
123
124 #ifdef STOP_NMI
125 /* 
126  * Provide an alternate method of stopping other CPUs. If another CPU has
127  * disabled interrupts the conventional STOP IPI will be blocked. This 
128  * NMI-based stop should get through in that case.
129  */
130 static int stop_cpus_with_nmi = 1;
131 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, stop_cpus_with_nmi, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
132     &stop_cpus_with_nmi, 0, "");
133 TUNABLE_INT("debug.stop_cpus_with_nmi", &stop_cpus_with_nmi);
134 #else
135 #define stop_cpus_with_nmi      0
136 #endif
137
138 static u_int logical_cpus;
139
140 /* used to hold the AP's until we are ready to release them */
141 static struct mtx ap_boot_mtx;
142
143 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
144 static volatile int aps_ready = 0;
145
146 /*
147  * Store data from cpu_add() until later in the boot when we actually setup
148  * the APs.
149  */
150 struct cpu_info {
151         int     cpu_present:1;
152         int     cpu_bsp:1;
153         int     cpu_disabled:1;
154 } static cpu_info[MAXCPU];
155 static int cpu_apic_ids[MAXCPU];
156
157 /* Holds pending bitmap based IPIs per CPU */
158 static volatile u_int cpu_ipi_pending[MAXCPU];
159
160 static u_int boot_address;
161
162 static void     set_interrupt_apic_ids(void);
163 static int      start_all_aps(void);
164 static int      start_ap(int apic_id);
165 static void     release_aps(void *dummy);
166
167 static int      hlt_logical_cpus;
168 static u_int    hyperthreading_cpus;
169 static cpumask_t        hyperthreading_cpus_mask;
170 static int      hyperthreading_allowed = 1;
171 static struct   sysctl_ctx_list logical_cpu_clist;
172 static u_int    bootMP_size;
173
174 static void
175 mem_range_AP_init(void)
176 {
177         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
178                 mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc);
179 }
180
181 void
182 mp_topology(void)
183 {
184         struct cpu_group *group;
185         u_int regs[4];
186         int logical_cpus;
187         int apic_id;
188         int groups;
189         int cpu;
190
191         /* Build the smp_topology map. */
192         /* Nothing to do if there is no HTT support. */
193         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0)
194                 return;
195         logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
196         if (logical_cpus <= 1)
197                 return;
198         /* Nothing to do if reported cores are physical cores. */
199         if (strcmp(cpu_vendor, "GenuineIntel") == 0 && cpu_high >= 4) {
200                 cpuid_count(4, 0, regs);
201                 if ((regs[0] & 0x1f) != 0 &&
202                     logical_cpus <= ((regs[0] >> 26) & 0x3f) + 1)
203                         return;
204         }
205         group = &mp_groups[0];
206         groups = 1;
207         for (cpu = 0, apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
208                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present)
209                         continue;
210                 /*
211                  * If the current group has members and we're not a logical
212                  * cpu, create a new group.
213                  */
214                 if (group->cg_count != 0 && (apic_id % logical_cpus) == 0) {
215                         group++;
216                         groups++;
217                 }
218                 group->cg_count++;
219                 group->cg_mask |= 1 << cpu;
220                 cpu++;
221         }
222
223         mp_top.ct_count = groups;
224         mp_top.ct_group = mp_groups;
225         smp_topology = &mp_top;
226 }
227
228 /*
229  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
230  */
231 u_int
232 mp_bootaddress(u_int basemem)
233 {
234
235         bootMP_size = mptramp_end - mptramp_start;
236         boot_address = trunc_page(basemem * 1024); /* round down to 4k boundary */
237         if (((basemem * 1024) - boot_address) < bootMP_size)
238                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
239         /* 3 levels of page table pages */
240         mptramp_pagetables = boot_address - (PAGE_SIZE * 3);
241
242         return mptramp_pagetables;
243 }
244
245 void
246 cpu_add(u_int apic_id, char boot_cpu)
247 {
248
249         if (apic_id >= MAXCPU) {
250                 printf("SMP: CPU %d exceeds maximum CPU %d, ignoring\n",
251                     apic_id, MAXCPU - 1);
252                 return;
253         }
254         KASSERT(cpu_info[apic_id].cpu_present == 0, ("CPU %d added twice",
255             apic_id));
256         cpu_info[apic_id].cpu_present = 1;
257         if (boot_cpu) {
258                 KASSERT(boot_cpu_id == -1,
259                     ("CPU %d claims to be BSP, but CPU %d already is", apic_id,
260                     boot_cpu_id));
261                 boot_cpu_id = apic_id;
262                 cpu_info[apic_id].cpu_bsp = 1;
263         }
264         mp_ncpus++;
265         if (apic_id > mp_maxid)
266                 mp_maxid = apic_id;
267         if (bootverbose)
268                 printf("SMP: Added CPU %d (%s)\n", apic_id, boot_cpu ? "BSP" :
269                     "AP");
270         
271 }
272
273 void
274 cpu_mp_setmaxid(void)
275 {
276
277         /*
278          * mp_maxid should be already set by calls to cpu_add().
279          * Just sanity check its value here.
280          */
281         if (mp_ncpus == 0)
282                 KASSERT(mp_maxid == 0,
283                     ("%s: mp_ncpus is zero, but mp_maxid is not", __func__));
284         else if (mp_ncpus == 1)
285                 mp_maxid = 0;
286         else
287                 KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
288                     ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__,
289                         mp_maxid, mp_ncpus));
290                 
291 }
292
293 int
294 cpu_mp_probe(void)
295 {
296
297         /*
298          * Always record BSP in CPU map so that the mbuf init code works
299          * correctly.
300          */
301         all_cpus = 1;
302         if (mp_ncpus == 0) {
303                 /*
304                  * No CPUs were found, so this must be a UP system.  Setup
305                  * the variables to represent a system with a single CPU
306                  * with an id of 0.
307                  */
308                 mp_ncpus = 1;
309                 return (0);
310         }
311
312         /* At least one CPU was found. */
313         if (mp_ncpus == 1) {
314                 /*
315                  * One CPU was found, so this must be a UP system with
316                  * an I/O APIC.
317                  */
318                 mp_maxid = 0;
319                 return (0);
320         }
321
322         /* At least two CPUs were found. */
323         return (1);
324 }
325
326 /*
327  * Initialize the IPI handlers and start up the AP's.
328  */
329 void
330 cpu_mp_start(void)
331 {
332         int i;
333         u_int threads_per_cache, p[4];
334
335         /* Initialize the logical ID to APIC ID table. */
336         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
337                 cpu_apic_ids[i] = -1;
338                 cpu_ipi_pending[i] = 0;
339         }
340
341         /* Install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
342         setidt(IPI_INVLTLB, IDTVEC(invltlb), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
343         setidt(IPI_INVLPG, IDTVEC(invlpg), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
344         setidt(IPI_INVLRNG, IDTVEC(invlrng), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
345         
346         /* Install an inter-CPU IPI for all-CPU rendezvous */
347         setidt(IPI_RENDEZVOUS, IDTVEC(rendezvous), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
348
349         /* Install generic inter-CPU IPI handler */
350         setidt(IPI_BITMAP_VECTOR, IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler),
351                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
352
353         /* Install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
354         setidt(IPI_STOP, IDTVEC(cpustop), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
355
356         /* Set boot_cpu_id if needed. */
357         if (boot_cpu_id == -1) {
358                 boot_cpu_id = PCPU_GET(apic_id);
359                 cpu_info[boot_cpu_id].cpu_bsp = 1;
360         } else
361                 KASSERT(boot_cpu_id == PCPU_GET(apic_id),
362                     ("BSP's APIC ID doesn't match boot_cpu_id"));
363         cpu_apic_ids[0] = boot_cpu_id;
364
365         /* Start each Application Processor */
366         start_all_aps();
367
368         /* Setup the initial logical CPUs info. */
369         logical_cpus = logical_cpus_mask = 0;
370         if (cpu_feature & CPUID_HTT)
371                 logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
372
373         /*
374          * Work out if hyperthreading is *really* enabled.  This
375          * is made really ugly by the fact that processors lie: Dual
376          * core processors claim to be hyperthreaded even when they're
377          * not, presumably because they want to be treated the same
378          * way as HTT with respect to per-cpu software licensing.
379          * At the time of writing (May 12, 2005) the only hyperthreaded
380          * cpus are from Intel, and Intel's dual-core processors can be
381          * identified via the "deterministic cache parameters" cpuid
382          * calls.
383          */
384         /*
385          * First determine if this is an Intel processor which claims
386          * to have hyperthreading support.
387          */
388         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) &&
389             (strcmp(cpu_vendor, "GenuineIntel") == 0)) {
390                 /*
391                  * If the "deterministic cache parameters" cpuid calls
392                  * are available, use them.
393                  */
394                 if (cpu_high >= 4) {
395                         /* Ask the processor about the L1 cache. */
396                         for (i = 0; i < 1; i++) {
397                                 cpuid_count(4, i, p);
398                                 threads_per_cache = ((p[0] & 0x3ffc000) >> 14) + 1;
399                                 if (hyperthreading_cpus < threads_per_cache)
400                                         hyperthreading_cpus = threads_per_cache;
401                                 if ((p[0] & 0x1f) == 0)
402                                         break;
403                         }
404                 }
405
406                 /*
407                  * If the deterministic cache parameters are not
408                  * available, or if no caches were reported to exist,
409                  * just accept what the HTT flag indicated.
410                  */
411                 if (hyperthreading_cpus == 0)
412                         hyperthreading_cpus = logical_cpus;
413         }
414
415         set_interrupt_apic_ids();
416 }
417
418
419 /*
420  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
421  */
422 void
423 cpu_mp_announce(void)
424 {
425         int i, x;
426
427         /* List CPUs */
428         printf(" cpu0 (BSP): APIC ID: %2d\n", boot_cpu_id);
429         for (i = 1, x = 0; x < MAXCPU; x++) {
430                 if (!cpu_info[x].cpu_present || cpu_info[x].cpu_bsp)
431                         continue;
432                 if (cpu_info[x].cpu_disabled)
433                         printf("  cpu (AP): APIC ID: %2d (disabled)\n", x);
434                 else {
435                         KASSERT(i < mp_ncpus,
436                             ("mp_ncpus and actual cpus are out of whack"));
437                         printf(" cpu%d (AP): APIC ID: %2d\n", i++, x);
438                 }
439         }
440 }
441
442 /*
443  * AP CPU's call this to initialize themselves.
444  */
445 void
446 init_secondary(void)
447 {
448         struct pcpu *pc;
449         u_int64_t msr, cr0;
450         int cpu, gsel_tss;
451
452         /* Set by the startup code for us to use */
453         cpu = bootAP;
454
455         /* Init tss */
456         common_tss[cpu] = common_tss[0];
457         common_tss[cpu].tss_rsp0 = 0;   /* not used until after switch */
458         common_tss[cpu].tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
459         common_tss[cpu].tss_ist1 = (long)&doublefault_stack[PAGE_SIZE];
460
461         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base = (long) &common_tss[cpu];
462         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
463            (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
464
465         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
466
467         /* Get per-cpu data */
468         pc = &__pcpu[cpu];
469
470         /* prime data page for it to use */
471         pcpu_init(pc, cpu, sizeof(struct pcpu));
472         pc->pc_apic_id = cpu_apic_ids[cpu];
473         pc->pc_prvspace = pc;
474         pc->pc_curthread = 0;
475         pc->pc_tssp = &common_tss[cpu];
476         pc->pc_rsp0 = 0;
477
478         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
479         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)pc);
480         wrmsr(MSR_KGSBASE, (u_int64_t)pc);      /* XXX User value while we're in the kernel */
481
482         lidt(&r_idt);
483
484         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
485         ltr(gsel_tss);
486
487         /*
488          * Set to a known state:
489          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
490          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
491          */
492         cr0 = rcr0();
493         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
494         load_cr0(cr0);
495
496         /* Set up the fast syscall stuff */
497         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
498         wrmsr(MSR_EFER, msr);
499         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
500         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
501         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
502               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
503         wrmsr(MSR_STAR, msr);
504         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
505
506         /* Disable local APIC just to be sure. */
507         lapic_disable();
508
509         /* signal our startup to the BSP. */
510         mp_naps++;
511
512         /* Spin until the BSP releases the AP's. */
513         while (!aps_ready)
514                 ia32_pause();
515
516         /* Initialize the PAT MSR. */
517         pmap_init_pat();
518
519         /* set up CPU registers and state */
520         cpu_setregs();
521
522         /* set up SSE/NX registers */
523         initializecpu();
524
525         /* set up FPU state on the AP */
526         fpuinit();
527
528         /* A quick check from sanity claus */
529         if (PCPU_GET(apic_id) != lapic_id()) {
530                 printf("SMP: cpuid = %d\n", PCPU_GET(cpuid));
531                 printf("SMP: actual apic_id = %d\n", lapic_id());
532                 printf("SMP: correct apic_id = %d\n", PCPU_GET(apic_id));
533                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
534         }
535
536         /* Initialize curthread. */
537         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
538         PCPU_SET(curthread, PCPU_GET(idlethread));
539
540         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
541
542         /* Init local apic for irq's */
543         lapic_setup();
544
545         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
546         mem_range_AP_init();
547
548         smp_cpus++;
549
550         CTR1(KTR_SMP, "SMP: AP CPU #%d Launched", PCPU_GET(cpuid));
551         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", PCPU_GET(cpuid));
552
553         /* Determine if we are a logical CPU. */
554         if (logical_cpus > 1 && PCPU_GET(apic_id) % logical_cpus != 0)
555                 logical_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
556         
557         /* Determine if we are a hyperthread. */
558         if (hyperthreading_cpus > 1 &&
559             PCPU_GET(apic_id) % hyperthreading_cpus != 0)
560                 hyperthreading_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
561
562         /* Build our map of 'other' CPUs. */
563         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
564
565         if (bootverbose)
566                 lapic_dump("AP");
567
568         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
569                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
570                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
571                 smp_active = 1;  /* historic */
572         }
573
574         /*
575          * Enable global pages TLB extension
576          * This also implicitly flushes the TLB 
577          */
578
579         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE);
580
581         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
582
583         /* wait until all the AP's are up */
584         while (smp_started == 0)
585                 ia32_pause();
586
587         /* ok, now grab sched_lock and enter the scheduler */
588         mtx_lock_spin(&sched_lock);
589
590         /*
591          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
592          * borrowing was created so that it would start out with a single
593          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
594          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
595          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
596          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
597          * spin lock using code to interrupt us.
598          */
599         spinlock_exit();
600         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
601
602         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
603         PCPU_SET(switchticks, ticks);
604
605         cpu_throw(NULL, choosethread());        /* doesn't return */
606
607         panic("scheduler returned us to %s", __func__);
608         /* NOTREACHED */
609 }
610
611 /*******************************************************************
612  * local functions and data
613  */
614
615 /*
616  * We tell the I/O APIC code about all the CPUs we want to receive
617  * interrupts.  If we don't want certain CPUs to receive IRQs we
618  * can simply not tell the I/O APIC code about them in this function.
619  * We also do not tell it about the BSP since it tells itself about
620  * the BSP internally to work with UP kernels and on UP machines.
621  */
622 static void
623 set_interrupt_apic_ids(void)
624 {
625         u_int apic_id;
626
627         for (apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
628                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present)
629                         continue;
630                 if (cpu_info[apic_id].cpu_bsp)
631                         continue;
632
633                 /* Don't let hyperthreads service interrupts. */
634                 if (hyperthreading_cpus > 1 &&
635                     apic_id % hyperthreading_cpus != 0)
636                         continue;
637
638                 intr_add_cpu(apic_id);
639         }
640 }
641
642 /*
643  * start each AP in our list
644  */
645 static int
646 start_all_aps(void)
647 {
648         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
649         u_int64_t *pt4, *pt3, *pt2;
650         u_int32_t mpbioswarmvec;
651         int apic_id, cpu, i;
652         u_char mpbiosreason;
653
654         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
655
656         /* install the AP 1st level boot code */
657         pmap_kenter(va, boot_address);
658         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
659         bcopy(mptramp_start, (void *)va, bootMP_size);
660
661         /* Locate the page tables, they'll be below the trampoline */
662         pt4 = (u_int64_t *)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + KERNBASE);
663         pt3 = pt4 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
664         pt2 = pt3 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
665
666         /* Create the initial 1GB replicated page tables */
667         for (i = 0; i < 512; i++) {
668                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
669                 pt4[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + PAGE_SIZE);
670                 pt4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
671
672                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
673                 pt3[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + (2 * PAGE_SIZE));
674                 pt3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
675
676                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
677                 pt2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
678                 pt2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
679         }
680
681         /* save the current value of the warm-start vector */
682         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
683         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
684         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
685
686         /* setup a vector to our boot code */
687         *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
688         *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
689         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
690         outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
691
692         /* start each AP */
693         for (cpu = 0, apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
694
695                 /* Ignore non-existent CPUs and the BSP. */
696                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present ||
697                     cpu_info[apic_id].cpu_bsp)
698                         continue;
699
700                 /* Don't use this CPU if it has been disabled by a tunable. */
701                 if (resource_disabled("lapic", apic_id)) {
702                         cpu_info[apic_id].cpu_disabled = 1;
703                         mp_ncpus--;
704                         continue;
705                 }
706
707                 cpu++;
708
709                 /* save APIC ID for this logical ID */
710                 cpu_apic_ids[cpu] = apic_id;
711
712                 /* allocate and set up an idle stack data page */
713                 bootstacks[cpu] = (void *)kmem_alloc(kernel_map, KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE);
714                 doublefault_stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE);
715
716                 bootSTK = (char *)bootstacks[cpu] + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - 8;
717                 bootAP = cpu;
718
719                 /* attempt to start the Application Processor */
720                 if (!start_ap(apic_id)) {
721                         /* restore the warmstart vector */
722                         *(u_int32_t *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
723                         panic("AP #%d (PHY# %d) failed!", cpu, apic_id);
724                 }
725
726                 all_cpus |= (1 << cpu);         /* record AP in CPU map */
727         }
728
729         /* build our map of 'other' CPUs */
730         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
731
732         /* restore the warmstart vector */
733         *(u_int32_t *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
734
735         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
736         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
737
738         /* number of APs actually started */
739         return mp_naps;
740 }
741
742
743 /*
744  * This function starts the AP (application processor) identified
745  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
746  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
747  * of the different hardware we might encounter.  It isn't pretty,
748  * but it seems to work.
749  */
750 static int
751 start_ap(int apic_id)
752 {
753         int vector, ms;
754         int cpus;
755
756         /* calculate the vector */
757         vector = (boot_address >> 12) & 0xff;
758
759         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
760         cpus = mp_naps;
761
762         /*
763          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
764          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
765          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
766          * ignored.
767          */
768
769         /* do an INIT IPI: assert RESET */
770         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
771             APIC_LEVEL_ASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_INIT, apic_id);
772
773         /* wait for pending status end */
774         lapic_ipi_wait(-1);
775
776         /* do an INIT IPI: deassert RESET */
777         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_ALLESELF | APIC_TRIGMOD_LEVEL |
778             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_INIT, 0);
779
780         /* wait for pending status end */
781         DELAY(10000);           /* wait ~10mS */
782         lapic_ipi_wait(-1);
783
784         /*
785          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
786          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
787          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
788          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
789          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
790          * will run.
791          */
792
793         /* do a STARTUP IPI */
794         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
795             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
796             vector, apic_id);
797         lapic_ipi_wait(-1);
798         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
799
800         /*
801          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
802          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
803          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
804          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
805          */
806
807         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
808             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
809             vector, apic_id);
810         lapic_ipi_wait(-1);
811         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
812
813         /* Wait up to 5 seconds for it to start. */
814         for (ms = 0; ms < 5000; ms++) {
815                 if (mp_naps > cpus)
816                         return 1;       /* return SUCCESS */
817                 DELAY(1000);
818         }
819         return 0;               /* return FAILURE */
820 }
821
822 /*
823  * Flush the TLB on all other CPU's
824  */
825 static void
826 smp_tlb_shootdown(u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
827 {
828         u_int ncpu;
829
830         ncpu = mp_ncpus - 1;    /* does not shootdown self */
831         if (ncpu < 1)
832                 return;         /* no other cpus */
833         mtx_assert(&smp_ipi_mtx, MA_OWNED);
834         smp_tlb_addr1 = addr1;
835         smp_tlb_addr2 = addr2;
836         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
837         ipi_all_but_self(vector);
838         while (smp_tlb_wait < ncpu)
839                 ia32_pause();
840 }
841
842 static void
843 smp_targeted_tlb_shootdown(u_int mask, u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
844 {
845         int ncpu, othercpus;
846
847         othercpus = mp_ncpus - 1;
848         if (mask == (u_int)-1) {
849                 ncpu = othercpus;
850                 if (ncpu < 1)
851                         return;
852         } else {
853                 mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
854                 if (mask == 0)
855                         return;
856                 ncpu = bitcount32(mask);
857                 if (ncpu > othercpus) {
858                         /* XXX this should be a panic offence */
859                         printf("SMP: tlb shootdown to %d other cpus (only have %d)\n",
860                             ncpu, othercpus);
861                         ncpu = othercpus;
862                 }
863                 /* XXX should be a panic, implied by mask == 0 above */
864                 if (ncpu < 1)
865                         return;
866         }
867         mtx_assert(&smp_ipi_mtx, MA_OWNED);
868         smp_tlb_addr1 = addr1;
869         smp_tlb_addr2 = addr2;
870         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
871         if (mask == (u_int)-1)
872                 ipi_all_but_self(vector);
873         else
874                 ipi_selected(mask, vector);
875         while (smp_tlb_wait < ncpu)
876                 ia32_pause();
877 }
878
879 void
880 smp_cache_flush(void)
881 {
882
883         if (smp_started)
884                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLCACHE, 0, 0);
885 }
886
887 void
888 smp_invltlb(void)
889 {
890
891         if (smp_started) {
892                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLTLB, 0, 0);
893         }
894 }
895
896 void
897 smp_invlpg(vm_offset_t addr)
898 {
899
900         if (smp_started)
901                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLPG, addr, 0);
902 }
903
904 void
905 smp_invlpg_range(vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
906 {
907
908         if (smp_started) {
909                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
910         }
911 }
912
913 void
914 smp_masked_invltlb(u_int mask)
915 {
916
917         if (smp_started) {
918                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLTLB, 0, 0);
919         }
920 }
921
922 void
923 smp_masked_invlpg(u_int mask, vm_offset_t addr)
924 {
925
926         if (smp_started) {
927                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLPG, addr, 0);
928         }
929 }
930
931 void
932 smp_masked_invlpg_range(u_int mask, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
933 {
934
935         if (smp_started) {
936                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
937         }
938 }
939
940 void
941 ipi_bitmap_handler(struct trapframe frame)
942 {
943         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
944         u_int ipi_bitmap;
945
946         ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(&cpu_ipi_pending[cpu]);
947
948 #ifdef IPI_PREEMPTION
949         if (ipi_bitmap & IPI_PREEMPT) {
950                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
951                 /* Don't preempt the idle thread */
952                 if (curthread->td_priority <  PRI_MIN_IDLE) {
953                         struct thread *running_thread = curthread;
954                         if (running_thread->td_critnest > 1) 
955                                 running_thread->td_owepreempt = 1;
956                         else            
957                                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT, NULL);
958                 }
959                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
960         }
961 #endif
962
963         /* Nothing to do for AST */
964 }
965
966 /*
967  * send an IPI to a set of cpus.
968  */
969 void
970 ipi_selected(u_int32_t cpus, u_int ipi)
971 {
972         int cpu;
973         u_int bitmap = 0;
974         u_int old_pending;
975         u_int new_pending;
976
977         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi)) { 
978                 bitmap = 1 << ipi;
979                 ipi = IPI_BITMAP_VECTOR;
980         }
981
982 #ifdef STOP_NMI
983         if (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi) {
984                 ipi_nmi_selected(cpus);
985                 return;
986         }
987 #endif
988         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpus: %x ipi: %x", __func__, cpus, ipi);
989         while ((cpu = ffs(cpus)) != 0) {
990                 cpu--;
991                 cpus &= ~(1 << cpu);
992
993                 KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1,
994                     ("IPI to non-existent CPU %d", cpu));
995
996                 if (bitmap) {
997                         do {
998                                 old_pending = cpu_ipi_pending[cpu];
999                                 new_pending = old_pending | bitmap;
1000                         } while  (!atomic_cmpset_int(&cpu_ipi_pending[cpu],old_pending, new_pending));  
1001
1002                         if (old_pending)
1003                                 continue;
1004                 }
1005
1006                 lapic_ipi_vectored(ipi, cpu_apic_ids[cpu]);
1007         }
1008
1009 }
1010
1011 /*
1012  * send an IPI INTerrupt containing 'vector' to all CPUs, including myself
1013  */
1014 void
1015 ipi_all(u_int ipi)
1016 {
1017
1018         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
1019                 ipi_selected(all_cpus, ipi);
1020                 return;
1021         }
1022         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1023         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_ALL);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * send an IPI to all CPUs EXCEPT myself
1028  */
1029 void
1030 ipi_all_but_self(u_int ipi)
1031 {
1032
1033         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
1034                 ipi_selected(PCPU_GET(other_cpus), ipi);
1035                 return;
1036         }
1037         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1038         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_OTHERS);
1039 }
1040
1041 /*
1042  * send an IPI to myself
1043  */
1044 void
1045 ipi_self(u_int ipi)
1046 {
1047
1048         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
1049                 ipi_selected(PCPU_GET(cpumask), ipi);
1050                 return;
1051         }
1052         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1053         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_SELF);
1054 }
1055
1056 #ifdef STOP_NMI
1057 /*
1058  * send NMI IPI to selected CPUs
1059  */
1060
1061 #define BEFORE_SPIN     1000000
1062
1063 void
1064 ipi_nmi_selected(u_int32_t cpus)
1065 {
1066         int cpu;
1067         register_t icrlo;
1068
1069         icrlo = APIC_DELMODE_NMI | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_LEVEL_ASSERT 
1070                 | APIC_TRIGMOD_EDGE; 
1071         
1072         CTR2(KTR_SMP, "%s: cpus: %x nmi", __func__, cpus);
1073
1074         atomic_set_int(&ipi_nmi_pending, cpus);
1075
1076         while ((cpu = ffs(cpus)) != 0) {
1077                 cpu--;
1078                 cpus &= ~(1 << cpu);
1079
1080                 KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1,
1081                     ("IPI NMI to non-existent CPU %d", cpu));
1082                 
1083                 /* Wait for an earlier IPI to finish. */
1084                 if (!lapic_ipi_wait(BEFORE_SPIN))
1085                         panic("ipi_nmi_selected: previous IPI has not cleared");
1086
1087                 lapic_ipi_raw(icrlo, cpu_apic_ids[cpu]);
1088         }
1089 }
1090
1091 int
1092 ipi_nmi_handler(void)
1093 {
1094         int cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1095
1096         if (!(ipi_nmi_pending & cpumask))
1097                 return 1;
1098
1099         atomic_clear_int(&ipi_nmi_pending, cpumask);
1100         cpustop_handler();
1101         return 0;
1102 }
1103      
1104 #endif /* STOP_NMI */
1105
1106 /*
1107  * Handle an IPI_STOP by saving our current context and spinning until we
1108  * are resumed.
1109  */
1110 void
1111 cpustop_handler(void)
1112 {
1113         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
1114         int cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1115
1116         savectx(&stoppcbs[cpu]);
1117
1118         /* Indicate that we are stopped */
1119         atomic_set_int(&stopped_cpus, cpumask);
1120
1121         /* Wait for restart */
1122         while (!(started_cpus & cpumask))
1123             ia32_pause();
1124
1125         atomic_clear_int(&started_cpus, cpumask);
1126         atomic_clear_int(&stopped_cpus, cpumask);
1127
1128         if (cpu == 0 && cpustop_restartfunc != NULL) {
1129                 cpustop_restartfunc();
1130                 cpustop_restartfunc = NULL;
1131         }
1132 }
1133
1134 /*
1135  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
1136  * ready to let the AP's out of the pen.
1137  */
1138 static void
1139 release_aps(void *dummy __unused)
1140 {
1141
1142         if (mp_ncpus == 1) 
1143                 return;
1144         mtx_lock_spin(&sched_lock);
1145         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
1146         while (smp_started == 0)
1147                 ia32_pause();
1148         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1149 }
1150 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
1151
1152 static int
1153 sysctl_hlt_cpus(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1154 {
1155         u_int mask;
1156         int error;
1157
1158         mask = hlt_cpus_mask;
1159         error = sysctl_handle_int(oidp, &mask, 0, req);
1160         if (error || !req->newptr)
1161                 return (error);
1162
1163         if (logical_cpus_mask != 0 &&
1164             (mask & logical_cpus_mask) == logical_cpus_mask)
1165                 hlt_logical_cpus = 1;
1166         else
1167                 hlt_logical_cpus = 0;
1168
1169         if (! hyperthreading_allowed)
1170                 mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1171
1172         if ((mask & all_cpus) == all_cpus)
1173                 mask &= ~(1<<0);
1174         hlt_cpus_mask = mask;
1175         return (error);
1176 }
1177 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, hlt_cpus, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1178     0, 0, sysctl_hlt_cpus, "IU",
1179     "Bitmap of CPUs to halt.  101 (binary) will halt CPUs 0 and 2.");
1180
1181 static int
1182 sysctl_hlt_logical_cpus(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1183 {
1184         int disable, error;
1185
1186         disable = hlt_logical_cpus;
1187         error = sysctl_handle_int(oidp, &disable, 0, req);
1188         if (error || !req->newptr)
1189                 return (error);
1190
1191         if (disable)
1192                 hlt_cpus_mask |= logical_cpus_mask;
1193         else
1194                 hlt_cpus_mask &= ~logical_cpus_mask;
1195
1196         if (! hyperthreading_allowed)
1197                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1198
1199         if ((hlt_cpus_mask & all_cpus) == all_cpus)
1200                 hlt_cpus_mask &= ~(1<<0);
1201
1202         hlt_logical_cpus = disable;
1203         return (error);
1204 }
1205
1206 static int
1207 sysctl_hyperthreading_allowed(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1208 {
1209         int allowed, error;
1210
1211         allowed = hyperthreading_allowed;
1212         error = sysctl_handle_int(oidp, &allowed, 0, req);
1213         if (error || !req->newptr)
1214                 return (error);
1215
1216         if (allowed)
1217                 hlt_cpus_mask &= ~hyperthreading_cpus_mask;
1218         else
1219                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1220
1221         if (logical_cpus_mask != 0 &&
1222             (hlt_cpus_mask & logical_cpus_mask) == logical_cpus_mask)
1223                 hlt_logical_cpus = 1;
1224         else
1225                 hlt_logical_cpus = 0;
1226
1227         if ((hlt_cpus_mask & all_cpus) == all_cpus)
1228                 hlt_cpus_mask &= ~(1<<0);
1229
1230         hyperthreading_allowed = allowed;
1231         return (error);
1232 }
1233
1234 static void
1235 cpu_hlt_setup(void *dummy __unused)
1236 {
1237
1238         if (logical_cpus_mask != 0) {
1239                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.hlt_logical_cpus",
1240                     &hlt_logical_cpus);
1241                 sysctl_ctx_init(&logical_cpu_clist);
1242                 SYSCTL_ADD_PROC(&logical_cpu_clist,
1243                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1244                     "hlt_logical_cpus", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 0, 0,
1245                     sysctl_hlt_logical_cpus, "IU", "");
1246                 SYSCTL_ADD_UINT(&logical_cpu_clist,
1247                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1248                     "logical_cpus_mask", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
1249                     &logical_cpus_mask, 0, "");
1250
1251                 if (hlt_logical_cpus)
1252                         hlt_cpus_mask |= logical_cpus_mask;
1253
1254                 /*
1255                  * If necessary for security purposes, force
1256                  * hyperthreading off, regardless of the value
1257                  * of hlt_logical_cpus.
1258                  */
1259                 if (hyperthreading_cpus_mask) {
1260                         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.hyperthreading_allowed",
1261                             &hyperthreading_allowed);
1262                         SYSCTL_ADD_PROC(&logical_cpu_clist,
1263                             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1264                             "hyperthreading_allowed", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1265                             0, 0, sysctl_hyperthreading_allowed, "IU", "");
1266                         if (! hyperthreading_allowed)
1267                                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1268                 }
1269         }
1270 }
1271 SYSINIT(cpu_hlt, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, cpu_hlt_setup, NULL);
1272
1273 int
1274 mp_grab_cpu_hlt(void)
1275 {
1276         u_int mask = PCPU_GET(cpumask);
1277 #ifdef MP_WATCHDOG
1278         u_int cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1279 #endif
1280         int retval;
1281
1282 #ifdef MP_WATCHDOG
1283         ap_watchdog(cpuid);
1284 #endif
1285
1286         retval = mask & hlt_cpus_mask;
1287         while (mask & hlt_cpus_mask)
1288                 __asm __volatile("sti; hlt" : : : "memory");
1289         return (retval);
1290 }