]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/include/mptable.h
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r41120,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / include / mptable.h
1 /*
2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
11  *    derived from this software without specific prior written permission.
12  *
13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23  * SUCH DAMAGE.
24  *
25  *      $Id: mp_machdep.c,v 1.82 1998/10/10 09:38:02 kato Exp $
26  */
27
28 #include "opt_smp.h"
29 #include "opt_vm86.h"
30 #include "opt_cpu.h"
31 #include "opt_user_ldt.h"
32
33 #ifdef SMP
34 #include <machine/smptests.h>
35 #else
36 #error
37 #endif
38
39 #include <sys/param.h>
40 #include <sys/systm.h>
41 #include <sys/kernel.h>
42 #include <sys/proc.h>
43 #include <sys/sysctl.h>
44 #ifdef BETTER_CLOCK
45 #include <sys/dkstat.h>
46 #endif
47
48 #include <vm/vm.h>
49 #include <vm/vm_param.h>
50 #include <vm/pmap.h>
51 #include <vm/vm_kern.h>
52 #include <vm/vm_extern.h>
53 #ifdef BETTER_CLOCK
54 #include <sys/lock.h>
55 #include <vm/vm_map.h>
56 #include <sys/user.h>
57 #ifdef GPROF 
58 #include <sys/gmon.h>
59 #endif
60 #endif
61
62 #include <machine/smp.h>
63 #include <machine/apic.h>
64 #include <machine/mpapic.h>
65 #include <machine/segments.h>
66 #include <machine/smptests.h>   /** TEST_DEFAULT_CONFIG, TEST_TEST1 */
67 #include <machine/tss.h>
68 #include <machine/specialreg.h>
69 #include <machine/cputypes.h>
70 #include <machine/globaldata.h>
71
72 #include <i386/i386/cons.h>     /* cngetc() */
73
74 #if defined(APIC_IO)
75 #include <machine/md_var.h>             /* setidt() */
76 #include <i386/isa/icu.h>               /* IPIs */
77 #include <i386/isa/intr_machdep.h>      /* IPIs */
78 #endif  /* APIC_IO */
79
80 #if defined(TEST_DEFAULT_CONFIG)
81 #define MPFPS_MPFB1     TEST_DEFAULT_CONFIG
82 #else
83 #define MPFPS_MPFB1     mpfps->mpfb1
84 #endif  /* TEST_DEFAULT_CONFIG */
85
86 #define WARMBOOT_TARGET         0
87 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
88 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
89
90 #ifdef PC98
91 #define BIOS_BASE               (0xe8000)
92 #define BIOS_SIZE               (0x18000)
93 #else
94 #define BIOS_BASE               (0xf0000)
95 #define BIOS_SIZE               (0x10000)
96 #endif
97 #define BIOS_COUNT              (BIOS_SIZE/4)
98
99 #define CMOS_REG                (0x70)
100 #define CMOS_DATA               (0x71)
101 #define BIOS_RESET              (0x0f)
102 #define BIOS_WARM               (0x0a)
103
104 #define PROCENTRY_FLAG_EN       0x01
105 #define PROCENTRY_FLAG_BP       0x02
106 #define IOAPICENTRY_FLAG_EN     0x01
107
108
109 /* MP Floating Pointer Structure */
110 typedef struct MPFPS {
111         char    signature[4];
112         void   *pap;
113         u_char  length;
114         u_char  spec_rev;
115         u_char  checksum;
116         u_char  mpfb1;
117         u_char  mpfb2;
118         u_char  mpfb3;
119         u_char  mpfb4;
120         u_char  mpfb5;
121 }      *mpfps_t;
122
123 /* MP Configuration Table Header */
124 typedef struct MPCTH {
125         char    signature[4];
126         u_short base_table_length;
127         u_char  spec_rev;
128         u_char  checksum;
129         u_char  oem_id[8];
130         u_char  product_id[12];
131         void   *oem_table_pointer;
132         u_short oem_table_size;
133         u_short entry_count;
134         void   *apic_address;
135         u_short extended_table_length;
136         u_char  extended_table_checksum;
137         u_char  reserved;
138 }      *mpcth_t;
139
140
141 typedef struct PROCENTRY {
142         u_char  type;
143         u_char  apic_id;
144         u_char  apic_version;
145         u_char  cpu_flags;
146         u_long  cpu_signature;
147         u_long  feature_flags;
148         u_long  reserved1;
149         u_long  reserved2;
150 }      *proc_entry_ptr;
151
152 typedef struct BUSENTRY {
153         u_char  type;
154         u_char  bus_id;
155         char    bus_type[6];
156 }      *bus_entry_ptr;
157
158 typedef struct IOAPICENTRY {
159         u_char  type;
160         u_char  apic_id;
161         u_char  apic_version;
162         u_char  apic_flags;
163         void   *apic_address;
164 }      *io_apic_entry_ptr;
165
166 typedef struct INTENTRY {
167         u_char  type;
168         u_char  int_type;
169         u_short int_flags;
170         u_char  src_bus_id;
171         u_char  src_bus_irq;
172         u_char  dst_apic_id;
173         u_char  dst_apic_int;
174 }      *int_entry_ptr;
175
176 /* descriptions of MP basetable entries */
177 typedef struct BASETABLE_ENTRY {
178         u_char  type;
179         u_char  length;
180         char    name[16];
181 }       basetable_entry;
182
183 /*
184  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
185  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
186  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
187  *
188 #define CHECK_POINTS
189  */
190
191 #if defined(CHECK_POINTS) && !defined(PC98)
192 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
193 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
194
195 #define CHECK_INIT(D);                          \
196         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
197         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
198         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
199         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
200         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
201         CHECK_WRITE(0x39, (D));
202
203 #define CHECK_PRINT(S);                         \
204         printf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n",  \
205            (S),                                 \
206            CHECK_READ(0x34),                    \
207            CHECK_READ(0x35),                    \
208            CHECK_READ(0x36),                    \
209            CHECK_READ(0x37),                    \
210            CHECK_READ(0x38),                    \
211            CHECK_READ(0x39));
212
213 #else                           /* CHECK_POINTS */
214
215 #define CHECK_INIT(D)
216 #define CHECK_PRINT(S)
217
218 #endif                          /* CHECK_POINTS */
219
220 /*
221  * Values to send to the POST hardware.
222  */
223 #define MP_BOOTADDRESS_POST     0x10
224 #define MP_PROBE_POST           0x11
225 #define MPTABLE_PASS1_POST      0x12
226
227 #define MP_START_POST           0x13
228 #define MP_ENABLE_POST          0x14
229 #define MPTABLE_PASS2_POST      0x15
230
231 #define START_ALL_APS_POST      0x16
232 #define INSTALL_AP_TRAMP_POST   0x17
233 #define START_AP_POST           0x18
234
235 #define MP_ANNOUNCE_POST        0x19
236
237
238 /** XXX FIXME: where does this really belong, isa.h/isa.c perhaps? */
239 int     current_postcode;
240
241 /** XXX FIXME: what system files declare these??? */
242 extern struct region_descriptor r_gdt, r_idt;
243
244 int     bsp_apic_ready = 0;     /* flags useability of BSP apic */
245 int     mp_ncpus;               /* # of CPUs, including BSP */
246 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
247 int     mp_nbusses;             /* # of busses */
248 int     mp_napics;              /* # of IO APICs */
249 int     boot_cpu_id;            /* designated BSP */
250 vm_offset_t cpu_apic_address;
251 vm_offset_t io_apic_address[NAPICID];   /* NAPICID is more than enough */
252 extern  int nkpt;
253
254 u_int32_t cpu_apic_versions[NCPU];
255 u_int32_t io_apic_versions[NAPIC];
256
257 #ifdef APIC_INTR_DIAGNOSTIC
258 int apic_itrace_enter[32];
259 int apic_itrace_tryisrlock[32];
260 int apic_itrace_gotisrlock[32];
261 int apic_itrace_active[32];
262 int apic_itrace_masked[32];
263 int apic_itrace_noisrlock[32];
264 int apic_itrace_masked2[32];
265 int apic_itrace_unmask[32];
266 int apic_itrace_noforward[32];
267 int apic_itrace_leave[32];
268 int apic_itrace_enter2[32];
269 int apic_itrace_doreti[32];
270 int apic_itrace_splz[32];
271 int apic_itrace_eoi[32];
272 #ifdef APIC_INTR_DIAGNOSTIC_IRQ
273 unsigned short apic_itrace_debugbuffer[32768];
274 int apic_itrace_debugbuffer_idx;
275 struct simplelock apic_itrace_debuglock;
276 #endif
277 #endif
278
279 #ifdef APIC_INTR_REORDER
280 struct {
281         volatile int *location;
282         int bit;
283 } apic_isrbit_location[32];
284 #endif
285
286 struct apic_intmapinfo  int_to_apicintpin[APIC_INTMAPSIZE];
287
288 /*
289  * APIC ID logical/physical mapping structures.
290  * We oversize these to simplify boot-time config.
291  */
292 int     cpu_num_to_apic_id[NAPICID];
293 int     io_num_to_apic_id[NAPICID];
294 int     apic_id_to_logical[NAPICID];
295
296
297 /* Bitmap of all available CPUs */
298 u_int   all_cpus;
299
300 /* AP uses this PTD during bootstrap.  Do not staticize.  */
301 pd_entry_t *bootPTD;
302
303 /* Hotwire a 0->4MB V==P mapping */
304 extern pt_entry_t *KPTphys;
305
306 /* Virtual address of per-cpu common_tss */
307 extern struct i386tss common_tss;
308 #ifdef VM86
309 extern struct segment_descriptor common_tssd;
310 extern u_int private_tss;               /* flag indicating private tss */
311 extern u_int my_tr;
312 #endif /* VM86 */
313
314 /* IdlePTD per cpu */
315 pd_entry_t *IdlePTDS[NCPU];
316
317 /* "my" private page table page, for BSP init */
318 extern pt_entry_t SMP_prvpt[];
319
320 /* Private page pointer to curcpu's PTD, used during BSP init */
321 extern pd_entry_t *my_idlePTD;
322
323 struct pcb stoppcbs[NCPU];
324
325 int smp_started;                /* has the system started? */
326
327 /*
328  * Local data and functions.
329  */
330
331 static int      mp_capable;
332 static u_int    boot_address;
333 static u_int    base_memory;
334
335 static int      picmode;                /* 0: virtual wire mode, 1: PIC mode */
336 static mpfps_t  mpfps;
337 static int      search_for_sig(u_int32_t target, int count);
338 static void     mp_enable(u_int boot_addr);
339
340 static int      mptable_pass1(void);
341 static int      mptable_pass2(void);
342 static void     default_mp_table(int type);
343 static void     fix_mp_table(void);
344 static void     setup_apic_irq_mapping(void);
345 static void     init_locks(void);
346 static int      start_all_aps(u_int boot_addr);
347 static void     install_ap_tramp(u_int boot_addr);
348 static int      start_ap(int logicalCpu, u_int boot_addr);
349
350 /*
351  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
352  */
353 u_int
354 mp_bootaddress(u_int basemem)
355 {
356         POSTCODE(MP_BOOTADDRESS_POST);
357
358         base_memory = basemem * 1024;   /* convert to bytes */
359
360         boot_address = base_memory & ~0xfff;    /* round down to 4k boundary */
361         if ((base_memory - boot_address) < bootMP_size)
362                 boot_address -= 4096;   /* not enough, lower by 4k */
363
364         return boot_address;
365 }
366
367
368 /*
369  * Look for an Intel MP spec table (ie, SMP capable hardware).
370  */
371 int
372 mp_probe(void)
373 {
374         int     x;
375         u_long  segment;
376         u_int32_t target;
377
378         POSTCODE(MP_PROBE_POST);
379
380         /* see if EBDA exists */
381         if (segment = (u_long) * (u_short *) (KERNBASE + 0x40e)) {
382                 /* search first 1K of EBDA */
383                 target = (u_int32_t) (segment << 4);
384                 if ((x = search_for_sig(target, 1024 / 4)) >= 0)
385                         goto found;
386         } else {
387                 /* last 1K of base memory, effective 'top of base' passed in */
388                 target = (u_int32_t) (base_memory - 0x400);
389                 if ((x = search_for_sig(target, 1024 / 4)) >= 0)
390                         goto found;
391         }
392
393         /* search the BIOS */
394         target = (u_int32_t) BIOS_BASE;
395         if ((x = search_for_sig(target, BIOS_COUNT)) >= 0)
396                 goto found;
397
398         /* nothing found */
399         mpfps = (mpfps_t)0;
400         mp_capable = 0;
401         return 0;
402
403 found:
404         /* calculate needed resources */
405         mpfps = (mpfps_t)x;
406         if (mptable_pass1())
407                 panic("you must reconfigure your kernel");
408
409         /* flag fact that we are running multiple processors */
410         mp_capable = 1;
411         return 1;
412 }
413
414
415 /*
416  * Startup the SMP processors.
417  */
418 void
419 mp_start(void)
420 {
421         POSTCODE(MP_START_POST);
422
423         /* look for MP capable motherboard */
424         if (mp_capable)
425                 mp_enable(boot_address);
426         else
427                 panic("MP hardware not found!");
428 }
429
430
431 /*
432  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
433  */
434 void
435 mp_announce(void)
436 {
437         int     x;
438
439         POSTCODE(MP_ANNOUNCE_POST);
440
441         printf("FreeBSD/SMP: Multiprocessor motherboard\n");
442         printf(" cpu0 (BSP): apic id: %2d", CPU_TO_ID(0));
443         printf(", version: 0x%08x", cpu_apic_versions[0]);
444         printf(", at 0x%08x\n", cpu_apic_address);
445         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
446                 printf(" cpu%d (AP):  apic id: %2d", x, CPU_TO_ID(x));
447                 printf(", version: 0x%08x", cpu_apic_versions[x]);
448                 printf(", at 0x%08x\n", cpu_apic_address);
449         }
450
451 #if defined(APIC_IO)
452         for (x = 0; x < mp_napics; ++x) {
453                 printf(" io%d (APIC): apic id: %2d", x, IO_TO_ID(x));
454                 printf(", version: 0x%08x", io_apic_versions[x]);
455                 printf(", at 0x%08x\n", io_apic_address[x]);
456         }
457 #else
458         printf(" Warning: APIC I/O disabled\n");
459 #endif  /* APIC_IO */
460 }
461
462 /*
463  * AP cpu's call this to sync up protected mode.
464  */
465 void
466 init_secondary(void)
467 {
468         int     gsel_tss;
469 #ifndef VM86
470         u_int   my_tr;
471 #endif
472
473         r_gdt.rd_limit = sizeof(gdt[0]) * (NGDT + NCPU) - 1;
474         r_gdt.rd_base = (int) gdt;
475         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
476         lidt(&r_idt);
477         lldt(_default_ldt);
478 #ifdef USER_LDT
479         currentldt = _default_ldt;
480 #endif
481
482         my_tr = NGDT + cpuid;
483         gsel_tss = GSEL(my_tr, SEL_KPL);
484         gdt[my_tr].sd.sd_type = SDT_SYS386TSS;
485         common_tss.tss_esp0 = 0;        /* not used until after switch */
486         common_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
487         common_tss.tss_ioopt = (sizeof common_tss) << 16;
488 #ifdef VM86
489         common_tssd = gdt[my_tr].sd;
490         private_tss = 0;
491 #endif /* VM86 */
492         ltr(gsel_tss);
493
494         load_cr0(0x8005003b);           /* XXX! */
495
496         PTD[0] = 0;
497         pmap_set_opt((unsigned *)PTD);
498
499         putmtrr();
500         pmap_setvidram();
501
502         invltlb();
503 }
504
505
506 #if defined(APIC_IO)
507 /*
508  * Final configuration of the BSP's local APIC:
509  *  - disable 'pic mode'.
510  *  - disable 'virtual wire mode'.
511  *  - enable NMI.
512  */
513 void
514 bsp_apic_configure(void)
515 {
516         u_char          byte;
517         u_int32_t       temp;
518
519         /* leave 'pic mode' if necessary */
520         if (picmode) {
521                 outb(0x22, 0x70);       /* select IMCR */
522                 byte = inb(0x23);       /* current contents */
523                 byte |= 0x01;           /* mask external INTR */
524                 outb(0x23, byte);       /* disconnect 8259s/NMI */
525         }
526
527         /* mask lint0 (the 8259 'virtual wire' connection) */
528         temp = lapic.lvt_lint0;
529         temp |= APIC_LVT_M;             /* set the mask */
530         lapic.lvt_lint0 = temp;
531
532         /* setup lint1 to handle NMI */
533         temp = lapic.lvt_lint1;
534         temp &= ~APIC_LVT_M;            /* clear the mask */
535         lapic.lvt_lint1 = temp;
536
537         if (bootverbose)
538                 apic_dump("bsp_apic_configure()");
539 }
540 #endif  /* APIC_IO */
541
542
543 /*******************************************************************
544  * local functions and data
545  */
546
547 /*
548  * start the SMP system
549  */
550 static void
551 mp_enable(u_int boot_addr)
552 {
553         int     x;
554 #if defined(APIC_IO)
555         int     apic;
556         u_int   ux;
557 #endif  /* APIC_IO */
558
559         getmtrr();
560         pmap_setvidram();
561
562         POSTCODE(MP_ENABLE_POST);
563
564         /* turn on 4MB of V == P addressing so we can get to MP table */
565         *(int *)PTD = PG_V | PG_RW | ((uintptr_t)(void *)KPTphys & PG_FRAME);
566         invltlb();
567
568         /* examine the MP table for needed info, uses physical addresses */
569         x = mptable_pass2();
570
571         *(int *)PTD = 0;
572         invltlb();
573
574         /* can't process default configs till the CPU APIC is pmapped */
575         if (x)
576                 default_mp_table(x);
577
578         /* post scan cleanup */
579         fix_mp_table();
580         setup_apic_irq_mapping();
581
582 #if defined(APIC_IO)
583
584         /* fill the LOGICAL io_apic_versions table */
585         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic) {
586                 ux = io_apic_read(apic, IOAPIC_VER);
587                 io_apic_versions[apic] = ux;
588         }
589
590         /* program each IO APIC in the system */
591         for (apic = 0; apic < mp_napics; ++apic)
592                 if (io_apic_setup(apic) < 0)
593                         panic("IO APIC setup failure");
594
595         /* install a 'Spurious INTerrupt' vector */
596         setidt(XSPURIOUSINT_OFFSET, Xspuriousint,
597                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
598
599         /* install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
600         setidt(XINVLTLB_OFFSET, Xinvltlb,
601                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
602
603 #ifdef BETTER_CLOCK
604         /* install an inter-CPU IPI for reading processor state */
605         setidt(XCPUCHECKSTATE_OFFSET, Xcpucheckstate,
606                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
607 #endif
608         
609         /* install an inter-CPU IPI for forcing an additional software trap */
610         setidt(XCPUAST_OFFSET, Xcpuast,
611                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
612         
613         /* install an inter-CPU IPI for interrupt forwarding */
614         setidt(XFORWARD_IRQ_OFFSET, Xforward_irq,
615                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
616
617         /* install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
618         setidt(XCPUSTOP_OFFSET, Xcpustop,
619                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
620
621 #if defined(TEST_TEST1)
622         /* install a "fake hardware INTerrupt" vector */
623         setidt(XTEST1_OFFSET, Xtest1,
624                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
625 #endif  /** TEST_TEST1 */
626
627 #endif  /* APIC_IO */
628
629         /* initialize all SMP locks */
630         init_locks();
631
632         /* start each Application Processor */
633         start_all_aps(boot_addr);
634
635         /* 
636          * The init process might be started on a different CPU now,
637          * and the boot CPU might not call prepare_usermode to get
638          * cr0 correctly configured. Thus we initialize cr0 here.
639          */
640         load_cr0(rcr0() | CR0_WP | CR0_AM);
641 }
642
643
644 /*
645  * look for the MP spec signature
646  */
647
648 /* string defined by the Intel MP Spec as identifying the MP table */
649 #define MP_SIG          0x5f504d5f      /* _MP_ */
650 #define NEXT(X)         ((X) += 4)
651 static int
652 search_for_sig(u_int32_t target, int count)
653 {
654         int     x;
655         u_int32_t *addr = (u_int32_t *) (KERNBASE + target);
656
657         for (x = 0; x < count; NEXT(x))
658                 if (addr[x] == MP_SIG)
659                         /* make array index a byte index */
660                         return (target + (x * sizeof(u_int32_t)));
661
662         return -1;
663 }
664
665
666 static basetable_entry basetable_entry_types[] =
667 {
668         {0, 20, "Processor"},
669         {1, 8, "Bus"},
670         {2, 8, "I/O APIC"},
671         {3, 8, "I/O INT"},
672         {4, 8, "Local INT"}
673 };
674
675 typedef struct BUSDATA {
676         u_char  bus_id;
677         enum busTypes bus_type;
678 }       bus_datum;
679
680 typedef struct INTDATA {
681         u_char  int_type;
682         u_short int_flags;
683         u_char  src_bus_id;
684         u_char  src_bus_irq;
685         u_char  dst_apic_id;
686         u_char  dst_apic_int;
687         u_char  int_vector;
688 }       io_int, local_int;
689
690 typedef struct BUSTYPENAME {
691         u_char  type;
692         char    name[7];
693 }       bus_type_name;
694
695 static bus_type_name bus_type_table[] =
696 {
697         {CBUS, "CBUS"},
698         {CBUSII, "CBUSII"},
699         {EISA, "EISA"},
700         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
701         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
702         {ISA, "ISA"},
703         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
704         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
705         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
706         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
707         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
708         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
709         {PCI, "PCI"},
710         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
711         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
712         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
713         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"},
714         {XPRESS, "XPRESS"},
715         {UNKNOWN_BUSTYPE, "---"}
716 };
717 /* from MP spec v1.4, table 5-1 */
718 static int default_data[7][5] =
719 {
720 /*   nbus, id0, type0, id1, type1 */
721         {1, 0, ISA, 255, 255},
722         {1, 0, EISA, 255, 255},
723         {1, 0, EISA, 255, 255},
724         {0, 255, 255, 255, 255},/* MCA not supported */
725         {2, 0, ISA, 1, PCI},
726         {2, 0, EISA, 1, PCI},
727         {0, 255, 255, 255, 255} /* MCA not supported */
728 };
729
730
731 /* the bus data */
732 static bus_datum bus_data[NBUS];
733
734 /* the IO INT data, one entry per possible APIC INTerrupt */
735 static io_int  io_apic_ints[NINTR];
736
737 static int nintrs;
738
739 static int processor_entry      __P((proc_entry_ptr entry, int cpu));
740 static int bus_entry            __P((bus_entry_ptr entry, int bus));
741 static int io_apic_entry        __P((io_apic_entry_ptr entry, int apic));
742 static int int_entry            __P((int_entry_ptr entry, int intr));
743 static int lookup_bus_type      __P((char *name));
744
745
746 /*
747  * 1st pass on motherboard's Intel MP specification table.
748  *
749  * initializes:
750  *      mp_ncpus = 1
751  *
752  * determines:
753  *      cpu_apic_address (common to all CPUs)
754  *      io_apic_address[N]
755  *      mp_naps
756  *      mp_nbusses
757  *      mp_napics
758  *      nintrs
759  */
760 static int
761 mptable_pass1(void)
762 {
763         int     x;
764         mpcth_t cth;
765         int     totalSize;
766         void*   position;
767         int     count;
768         int     type;
769         int     mustpanic;
770
771         POSTCODE(MPTABLE_PASS1_POST);
772
773         mustpanic = 0;
774
775         /* clear various tables */
776         for (x = 0; x < NAPICID; ++x) {
777                 io_apic_address[x] = ~0;        /* IO APIC address table */
778         }
779
780         /* init everything to empty */
781         mp_naps = 0;
782         mp_nbusses = 0;
783         mp_napics = 0;
784         nintrs = 0;
785
786         /* check for use of 'default' configuration */
787         if (MPFPS_MPFB1 != 0) {
788                 /* use default addresses */
789                 cpu_apic_address = DEFAULT_APIC_BASE;
790                 io_apic_address[0] = DEFAULT_IO_APIC_BASE;
791
792                 /* fill in with defaults */
793                 mp_naps = 2;            /* includes BSP */
794                 mp_nbusses = default_data[MPFPS_MPFB1 - 1][0];
795 #if defined(APIC_IO)
796                 mp_napics = 1;
797                 nintrs = 16;
798 #endif  /* APIC_IO */
799         }
800         else {
801                 if ((cth = mpfps->pap) == 0)
802                         panic("MP Configuration Table Header MISSING!");
803
804                 cpu_apic_address = (vm_offset_t) cth->apic_address;
805
806                 /* walk the table, recording info of interest */
807                 totalSize = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
808                 position = (u_char *) cth + sizeof(struct MPCTH);
809                 count = cth->entry_count;
810
811                 while (count--) {
812                         switch (type = *(u_char *) position) {
813                         case 0: /* processor_entry */
814                                 if (((proc_entry_ptr)position)->cpu_flags
815                                         & PROCENTRY_FLAG_EN)
816                                         ++mp_naps;
817                                 break;
818                         case 1: /* bus_entry */
819                                 ++mp_nbusses;
820                                 break;
821                         case 2: /* io_apic_entry */
822                                 if (((io_apic_entry_ptr)position)->apic_flags
823                                         & IOAPICENTRY_FLAG_EN)
824                                         io_apic_address[mp_napics++] =
825                                             (vm_offset_t)((io_apic_entry_ptr)
826                                                 position)->apic_address;
827                                 break;
828                         case 3: /* int_entry */
829                                 ++nintrs;
830                                 break;
831                         case 4: /* int_entry */
832                                 break;
833                         default:
834                                 panic("mpfps Base Table HOSED!");
835                                 /* NOTREACHED */
836                         }
837
838                         totalSize -= basetable_entry_types[type].length;
839                         (u_char*)position += basetable_entry_types[type].length;
840                 }
841         }
842
843         /* qualify the numbers */
844         if (mp_naps > NCPU)
845 #if 0 /* XXX FIXME: kern/4255 */
846                 printf("Warning: only using %d of %d available CPUs!\n",
847                         NCPU, mp_naps);
848 #else
849         {
850                 printf("NCPU cannot be different than actual CPU count.\n");
851                 printf(" add 'options NCPU=%d' to your kernel config file,\n",
852                         mp_naps);
853                 printf(" then rerun config & rebuild your SMP kernel\n");
854                 mustpanic = 1;
855         }
856 #endif /* XXX FIXME: kern/4255 */
857         if (mp_nbusses > NBUS) {
858                 printf("found %d busses, increase NBUS\n", mp_nbusses);
859                 mustpanic = 1;
860         }
861         if (mp_napics > NAPIC) {
862                 printf("found %d apics, increase NAPIC\n", mp_napics);
863                 mustpanic = 1;
864         }
865         if (nintrs > NINTR) {
866                 printf("found %d intrs, increase NINTR\n", nintrs);
867                 mustpanic = 1;
868         }
869
870         /*
871          * Count the BSP.
872          * This is also used as a counter while starting the APs.
873          */
874         mp_ncpus = 1;
875
876         --mp_naps;      /* subtract the BSP */
877
878         return mustpanic;
879 }
880
881
882 /*
883  * 2nd pass on motherboard's Intel MP specification table.
884  *
885  * sets:
886  *      boot_cpu_id
887  *      ID_TO_IO(N), phy APIC ID to log CPU/IO table
888  *      CPU_TO_ID(N), logical CPU to APIC ID table
889  *      IO_TO_ID(N), logical IO to APIC ID table
890  *      bus_data[N]
891  *      io_apic_ints[N]
892  */
893 static int
894 mptable_pass2(void)
895 {
896         int     x;
897         mpcth_t cth;
898         int     totalSize;
899         void*   position;
900         int     count;
901         int     type;
902         int     apic, bus, cpu, intr;
903
904         POSTCODE(MPTABLE_PASS2_POST);
905
906         /* clear various tables */
907         for (x = 0; x < NAPICID; ++x) {
908                 ID_TO_IO(x) = -1;       /* phy APIC ID to log CPU/IO table */
909                 CPU_TO_ID(x) = -1;      /* logical CPU to APIC ID table */
910                 IO_TO_ID(x) = -1;       /* logical IO to APIC ID table */
911         }
912
913         /* clear bus data table */
914         for (x = 0; x < NBUS; ++x)
915                 bus_data[x].bus_id = 0xff;
916
917         /* clear IO APIC INT table */
918         for (x = 0; x < NINTR; ++x) {
919                 io_apic_ints[x].int_type = 0xff;
920                 io_apic_ints[x].int_vector = 0xff;
921         }
922
923         /* setup the cpu/apic mapping arrays */
924         boot_cpu_id = -1;
925
926         /* record whether PIC or virtual-wire mode */
927         picmode = (mpfps->mpfb2 & 0x80) ? 1 : 0;
928
929         /* check for use of 'default' configuration */
930         if (MPFPS_MPFB1 != 0)
931                 return MPFPS_MPFB1;     /* return default configuration type */
932
933         if ((cth = mpfps->pap) == 0)
934                 panic("MP Configuration Table Header MISSING!");
935
936         /* walk the table, recording info of interest */
937         totalSize = cth->base_table_length - sizeof(struct MPCTH);
938         position = (u_char *) cth + sizeof(struct MPCTH);
939         count = cth->entry_count;
940         apic = bus = intr = 0;
941         cpu = 1;                                /* pre-count the BSP */
942
943         while (count--) {
944                 switch (type = *(u_char *) position) {
945                 case 0:
946                         if (processor_entry(position, cpu))
947                                 ++cpu;
948                         break;
949                 case 1:
950                         if (bus_entry(position, bus))
951                                 ++bus;
952                         break;
953                 case 2:
954                         if (io_apic_entry(position, apic))
955                                 ++apic;
956                         break;
957                 case 3:
958                         if (int_entry(position, intr))
959                                 ++intr;
960                         break;
961                 case 4:
962                         /* int_entry(position); */
963                         break;
964                 default:
965                         panic("mpfps Base Table HOSED!");
966                         /* NOTREACHED */
967                 }
968
969                 totalSize -= basetable_entry_types[type].length;
970                 (u_char *) position += basetable_entry_types[type].length;
971         }
972
973         if (boot_cpu_id == -1)
974                 panic("NO BSP found!");
975
976         /* report fact that its NOT a default configuration */
977         return 0;
978 }
979
980
981 static void
982 assign_apic_irq(int apic, int intpin, int irq)
983 {
984         int x;
985         
986         if (int_to_apicintpin[irq].ioapic != -1)
987                 panic("assign_apic_irq: inconsistent table");
988         
989         int_to_apicintpin[irq].ioapic = apic;
990         int_to_apicintpin[irq].int_pin = intpin;
991         int_to_apicintpin[irq].apic_address = ioapic[apic];
992         int_to_apicintpin[irq].redirindex = IOAPIC_REDTBL + 2 * intpin;
993         
994         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
995                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 || 
996                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
997                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff &&
998                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(apic) &&
999                     io_apic_ints[x].dst_apic_int == intpin)
1000                         io_apic_ints[x].int_vector = irq;
1001         }
1002 }
1003
1004 /*
1005  * parse an Intel MP specification table
1006  */
1007 static void
1008 fix_mp_table(void)
1009 {
1010         int     x;
1011         int     id;
1012         int     bus_0;
1013         int     bus_pci;
1014         int     num_pci_bus;
1015
1016         /*
1017          * Fix mis-numbering of the PCI bus and its INT entries if the BIOS
1018          * did it wrong.  The MP spec says that when more than 1 PCI bus
1019          * exists the BIOS must begin with bus entries for the PCI bus and use
1020          * actual PCI bus numbering.  This implies that when only 1 PCI bus
1021          * exists the BIOS can choose to ignore this ordering, and indeed many
1022          * MP motherboards do ignore it.  This causes a problem when the PCI
1023          * sub-system makes requests of the MP sub-system based on PCI bus
1024          * numbers.     So here we look for the situation and renumber the
1025          * busses and associated INTs in an effort to "make it right".
1026          */
1027
1028         /* find bus 0, PCI bus, count the number of PCI busses */
1029         for (num_pci_bus = 0, x = 0; x < mp_nbusses; ++x) {
1030                 if (bus_data[x].bus_id == 0) {
1031                         bus_0 = x;
1032                 }
1033                 if (bus_data[x].bus_type == PCI) {
1034                         ++num_pci_bus;
1035                         bus_pci = x;
1036                 }
1037         }
1038         /*
1039          * bus_0 == slot of bus with ID of 0
1040          * bus_pci == slot of last PCI bus encountered
1041          */
1042
1043         /* check the 1 PCI bus case for sanity */
1044         if (num_pci_bus == 1) {
1045
1046                 /* if it is number 0 all is well */
1047                 if (bus_data[bus_pci].bus_id == 0)
1048                         return;
1049
1050                 /* mis-numbered, swap with whichever bus uses slot 0 */
1051
1052                 /* swap the bus entry types */
1053                 bus_data[bus_pci].bus_type = bus_data[bus_0].bus_type;
1054                 bus_data[bus_0].bus_type = PCI;
1055
1056                 /* swap each relavant INTerrupt entry */
1057                 id = bus_data[bus_pci].bus_id;
1058                 for (x = 0; x < nintrs; ++x) {
1059                         if (io_apic_ints[x].src_bus_id == id) {
1060                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = 0;
1061                         }
1062                         else if (io_apic_ints[x].src_bus_id == 0) {
1063                                 io_apic_ints[x].src_bus_id = id;
1064                         }
1065                 }
1066         }
1067         /* sanity check if more than 1 PCI bus */
1068         else if (num_pci_bus > 1) {
1069                 for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x) {
1070                         if (bus_data[x].bus_type != PCI)
1071                                 continue;
1072                         if (bus_data[x].bus_id >= num_pci_bus)
1073                                 panic("bad PCI bus numbering");
1074                 }
1075         }
1076 }
1077
1078
1079 static void
1080 setup_apic_irq_mapping(void)
1081 {
1082         int     x;
1083         int     int_vector;
1084
1085         /* Assign low level interrupt handlers */
1086         for (x = 0; x < APIC_INTMAPSIZE; x++) {
1087                 int_to_apicintpin[x].ioapic = -1;
1088                 int_to_apicintpin[x].int_pin = 0;
1089                 int_to_apicintpin[x].apic_address = NULL;
1090                 int_to_apicintpin[x].redirindex = 0;
1091         }
1092         for (x = 0; x < nintrs; x++) {
1093                 if (io_apic_ints[x].dst_apic_int <= APIC_INTMAPSIZE &&
1094                     io_apic_ints[x].dst_apic_id == IO_TO_ID(0) &&
1095                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff && 
1096                     (io_apic_ints[x].int_type == 0 ||
1097                      io_apic_ints[x].int_type == 3)) {
1098                         assign_apic_irq(0, 
1099                                         io_apic_ints[x].dst_apic_int,
1100                                         io_apic_ints[x].dst_apic_int);
1101                 }
1102         }
1103         int_vector = 0;
1104         while (int_vector < APIC_INTMAPSIZE &&
1105                int_to_apicintpin[int_vector].ioapic != -1)
1106                 int_vector++;
1107         for (x = 0; x < nintrs && int_vector < APIC_INTMAPSIZE; x++) {
1108                 if ((io_apic_ints[x].int_type == 0 ||
1109                      io_apic_ints[x].int_type == 3) &&
1110                     io_apic_ints[x].int_vector == 0xff) {
1111                         assign_apic_irq(ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id),
1112                                         io_apic_ints[x].dst_apic_int,
1113                                         int_vector);
1114                         int_vector++;
1115                         while (int_vector < APIC_INTMAPSIZE &&
1116                                int_to_apicintpin[int_vector].ioapic != -1)
1117                                 int_vector++;
1118                 }
1119         }
1120 }
1121
1122
1123 static int
1124 processor_entry(proc_entry_ptr entry, int cpu)
1125 {
1126         /* check for usability */
1127         if ((cpu >= NCPU) || !(entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_EN))
1128                 return 0;
1129
1130         /* check for BSP flag */
1131         if (entry->cpu_flags & PROCENTRY_FLAG_BP) {
1132                 boot_cpu_id = entry->apic_id;
1133                 CPU_TO_ID(0) = entry->apic_id;
1134                 ID_TO_CPU(entry->apic_id) = 0;
1135                 return 0;       /* its already been counted */
1136         }
1137
1138         /* add another AP to list, if less than max number of CPUs */
1139         else {
1140                 CPU_TO_ID(cpu) = entry->apic_id;
1141                 ID_TO_CPU(entry->apic_id) = cpu;
1142                 return 1;
1143         }
1144 }
1145
1146
1147 static int
1148 bus_entry(bus_entry_ptr entry, int bus)
1149 {
1150         int     x;
1151         char    c, name[8];
1152
1153         /* encode the name into an index */
1154         for (x = 0; x < 6; ++x) {
1155                 if ((c = entry->bus_type[x]) == ' ')
1156                         break;
1157                 name[x] = c;
1158         }
1159         name[x] = '\0';
1160
1161         if ((x = lookup_bus_type(name)) == UNKNOWN_BUSTYPE)
1162                 panic("unknown bus type: '%s'", name);
1163
1164         bus_data[bus].bus_id = entry->bus_id;
1165         bus_data[bus].bus_type = x;
1166
1167         return 1;
1168 }
1169
1170
1171 static int
1172 io_apic_entry(io_apic_entry_ptr entry, int apic)
1173 {
1174         if (!(entry->apic_flags & IOAPICENTRY_FLAG_EN))
1175                 return 0;
1176
1177         IO_TO_ID(apic) = entry->apic_id;
1178         ID_TO_IO(entry->apic_id) = apic;
1179
1180         return 1;
1181 }
1182
1183
1184 static int
1185 lookup_bus_type(char *name)
1186 {
1187         int     x;
1188
1189         for (x = 0; x < MAX_BUSTYPE; ++x)
1190                 if (strcmp(bus_type_table[x].name, name) == 0)
1191                         return bus_type_table[x].type;
1192
1193         return UNKNOWN_BUSTYPE;
1194 }
1195
1196
1197 static int
1198 int_entry(int_entry_ptr entry, int intr)
1199 {
1200         io_apic_ints[intr].int_type = entry->int_type;
1201         io_apic_ints[intr].int_flags = entry->int_flags;
1202         io_apic_ints[intr].src_bus_id = entry->src_bus_id;
1203         io_apic_ints[intr].src_bus_irq = entry->src_bus_irq;
1204         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1205         io_apic_ints[intr].dst_apic_int = entry->dst_apic_int;
1206
1207         return 1;
1208 }
1209
1210
1211 static int
1212 apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type)
1213 {
1214         int     bus;
1215
1216         for (bus = 0; bus < mp_nbusses; ++bus)
1217                 if ((bus_data[bus].bus_id == io_apic_ints[intr].src_bus_id)
1218                     && ((int) bus_data[bus].bus_type == bus_type))
1219                         return 1;
1220
1221         return 0;
1222 }
1223
1224
1225 /*
1226  * Given a traditional ISA INT mask, return an APIC mask.
1227  */
1228 u_int
1229 isa_apic_mask(u_int isa_mask)
1230 {
1231         int isa_irq;
1232         int apic_pin;
1233
1234 #if defined(SKIP_IRQ15_REDIRECT)
1235         if (isa_mask == (1 << 15)) {
1236                 printf("skipping ISA IRQ15 redirect\n");
1237                 return isa_mask;
1238         }
1239 #endif  /* SKIP_IRQ15_REDIRECT */
1240
1241         isa_irq = ffs(isa_mask);                /* find its bit position */
1242         if (isa_irq == 0)                       /* doesn't exist */
1243                 return 0;
1244         --isa_irq;                              /* make it zero based */
1245
1246         apic_pin = isa_apic_irq(isa_irq);       /* look for APIC connection */
1247         if (apic_pin == -1)
1248                 return 0;
1249
1250         return (1 << apic_pin);                 /* convert pin# to a mask */
1251 }
1252
1253
1254 /*
1255  * Determine which APIC pin an ISA/EISA INT is attached to.
1256  */
1257 #define INTTYPE(I)      (io_apic_ints[(I)].int_type)
1258 #define INTPIN(I)       (io_apic_ints[(I)].dst_apic_int)
1259 #define INTIRQ(I)       (io_apic_ints[(I)].int_vector)
1260 #define INTAPIC(I)      (ID_TO_IO(io_apic_ints[(I)].dst_apic_id))
1261
1262 #define SRCBUSIRQ(I)    (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq)
1263 int
1264 isa_apic_irq(int isa_irq)
1265 {
1266         int     intr;
1267
1268         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1269                 if (INTTYPE(intr) == 0) {               /* standard INT */
1270                         if (SRCBUSIRQ(intr) == isa_irq) {
1271                                 if (apic_int_is_bus_type(intr, ISA) ||
1272                                     apic_int_is_bus_type(intr, EISA))
1273                                         return INTIRQ(intr);    /* found */
1274                         }
1275                 }
1276         }
1277         return -1;                                      /* NOT found */
1278 }
1279
1280
1281 /*
1282  * Determine which APIC pin a PCI INT is attached to.
1283  */
1284 #define SRCBUSID(I)     (io_apic_ints[(I)].src_bus_id)
1285 #define SRCBUSDEVICE(I) ((io_apic_ints[(I)].src_bus_irq >> 2) & 0x1f)
1286 #define SRCBUSLINE(I)   (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq & 0x03)
1287 int
1288 pci_apic_irq(int pciBus, int pciDevice, int pciInt)
1289 {
1290         int     intr;
1291
1292         --pciInt;                                       /* zero based */
1293
1294         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr)           /* check each record */
1295                 if ((INTTYPE(intr) == 0)                /* standard INT */
1296                     && (SRCBUSID(intr) == pciBus)
1297                     && (SRCBUSDEVICE(intr) == pciDevice)
1298                     && (SRCBUSLINE(intr) == pciInt))    /* a candidate IRQ */
1299                         if (apic_int_is_bus_type(intr, PCI))
1300                                 return INTIRQ(intr);    /* exact match */
1301
1302         return -1;                                      /* NOT found */
1303 }
1304
1305 int
1306 next_apic_irq(int irq) 
1307 {
1308         int intr, ointr;
1309         int bus, bustype;
1310
1311         bus = 0;
1312         bustype = 0;
1313         for (intr = 0; intr < nintrs; intr++) {
1314                 if (INTIRQ(intr) != irq || INTTYPE(intr) != 0)
1315                         continue;
1316                 bus = SRCBUSID(intr);
1317                 bustype = apic_bus_type(bus);
1318                 if (bustype != ISA &&
1319                     bustype != EISA &&
1320                     bustype != PCI)
1321                         continue;
1322                 break;
1323         }
1324         if (intr >= nintrs) {
1325                 return -1;
1326         }
1327         for (ointr = intr + 1; ointr < nintrs; ointr++) {
1328                 if (INTTYPE(ointr) != 0)
1329                         continue;
1330                 if (bus != SRCBUSID(ointr))
1331                         continue;
1332                 if (bustype == PCI) {
1333                         if (SRCBUSDEVICE(intr) != SRCBUSDEVICE(ointr))
1334                                 continue;
1335                         if (SRCBUSLINE(intr) != SRCBUSLINE(ointr))
1336                                 continue;
1337                 }
1338                 if (bustype == ISA || bustype == EISA) {
1339                         if (SRCBUSIRQ(intr) != SRCBUSIRQ(ointr))
1340                                 continue;
1341                 }
1342                 if (INTPIN(intr) == INTPIN(ointr))
1343                         continue;
1344                 break;
1345         }
1346         if (ointr >= nintrs) {
1347                 return -1;
1348         }
1349         return INTIRQ(ointr);
1350 }
1351 #undef SRCBUSLINE
1352 #undef SRCBUSDEVICE
1353 #undef SRCBUSID
1354 #undef SRCBUSIRQ
1355
1356 #undef INTPIN
1357 #undef INTIRQ
1358 #undef INTAPIC
1359 #undef INTTYPE
1360
1361
1362 /*
1363  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect an ISA INTerrupt.
1364  *
1365  * XXX FIXME:
1366  *  Exactly what this means is unclear at this point.  It is a solution
1367  *  for motherboards that redirect the MBIRQ0 pin.  Generically a motherboard
1368  *  could route any of the ISA INTs to upper (>15) IRQ values.  But most would
1369  *  NOT be redirected via MBIRQ0, thus "undirect()ing" them would NOT be an
1370  *  option.
1371  */
1372 int
1373 undirect_isa_irq(int rirq)
1374 {
1375 #if defined(READY)
1376         printf("Freeing redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1377         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1378         return ???;
1379 #else
1380         printf("Freeing (NOT implemented) redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1381         return 0;
1382 #endif  /* READY */
1383 }
1384
1385
1386 /*
1387  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect a PCI INTerrupt
1388  */
1389 int
1390 undirect_pci_irq(int rirq)
1391 {
1392 #if defined(READY)
1393         if (bootverbose)
1394                 printf("Freeing redirected PCI irq %d.\n", rirq);
1395
1396         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1397         return ???;
1398 #else
1399         if (bootverbose)
1400                 printf("Freeing (NOT implemented) redirected PCI irq %d.\n",
1401                        rirq);
1402         return 0;
1403 #endif  /* READY */
1404 }
1405
1406
1407 /*
1408  * given a bus ID, return:
1409  *  the bus type if found
1410  *  -1 if NOT found
1411  */
1412 int
1413 apic_bus_type(int id)
1414 {
1415         int     x;
1416
1417         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
1418                 if (bus_data[x].bus_id == id)
1419                         return bus_data[x].bus_type;
1420
1421         return -1;
1422 }
1423
1424
1425 /*
1426  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1427  *  the associated src bus ID if found
1428  *  -1 if NOT found
1429  */
1430 int
1431 apic_src_bus_id(int apic, int pin)
1432 {
1433         int     x;
1434
1435         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1436         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1437                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1438                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1439                         return (io_apic_ints[x].src_bus_id);
1440
1441         return -1;              /* NOT found */
1442 }
1443
1444
1445 /*
1446  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1447  *  the associated src bus IRQ if found
1448  *  -1 if NOT found
1449  */
1450 int
1451 apic_src_bus_irq(int apic, int pin)
1452 {
1453         int     x;
1454
1455         for (x = 0; x < nintrs; x++)
1456                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1457                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1458                         return (io_apic_ints[x].src_bus_irq);
1459
1460         return -1;              /* NOT found */
1461 }
1462
1463
1464 /*
1465  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1466  *  the associated INTerrupt type if found
1467  *  -1 if NOT found
1468  */
1469 int
1470 apic_int_type(int apic, int pin)
1471 {
1472         int     x;
1473
1474         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1475         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1476                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1477                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1478                         return (io_apic_ints[x].int_type);
1479
1480         return -1;              /* NOT found */
1481 }
1482
1483 int 
1484 apic_irq(int apic, int pin)
1485 {
1486         int x;
1487         int res;
1488
1489         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1490                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1491                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
1492                         res = io_apic_ints[x].int_vector;
1493                         if (res == 0xff)
1494                                 return -1;
1495                         if (apic != int_to_apicintpin[res].ioapic)
1496                                 panic("apic_irq: inconsistent table");
1497                         if (pin != int_to_apicintpin[res].int_pin)
1498                                 panic("apic_irq inconsistent table (2)");
1499                         return res;
1500                 }
1501         return -1;
1502 }
1503
1504
1505 /*
1506  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1507  *  the associated trigger mode if found
1508  *  -1 if NOT found
1509  */
1510 int
1511 apic_trigger(int apic, int pin)
1512 {
1513         int     x;
1514
1515         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1516         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1517                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1518                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1519                         return ((io_apic_ints[x].int_flags >> 2) & 0x03);
1520
1521         return -1;              /* NOT found */
1522 }
1523
1524
1525 /*
1526  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1527  *  the associated 'active' level if found
1528  *  -1 if NOT found
1529  */
1530 int
1531 apic_polarity(int apic, int pin)
1532 {
1533         int     x;
1534
1535         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1536         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1537                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1538                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1539                         return (io_apic_ints[x].int_flags & 0x03);
1540
1541         return -1;              /* NOT found */
1542 }
1543
1544
1545 /*
1546  * set data according to MP defaults
1547  * FIXME: probably not complete yet...
1548  */
1549 static void
1550 default_mp_table(int type)
1551 {
1552         int     ap_cpu_id;
1553 #if defined(APIC_IO)
1554         u_int32_t ux;
1555         int     io_apic_id;
1556         int     pin;
1557 #endif  /* APIC_IO */
1558
1559 #if 0
1560         printf("  MP default config type: %d\n", type);
1561         switch (type) {
1562         case 1:
1563                 printf("   bus: ISA, APIC: 82489DX\n");
1564                 break;
1565         case 2:
1566                 printf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1567                 break;
1568         case 3:
1569                 printf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1570                 break;
1571         case 4:
1572                 printf("   bus: MCA, APIC: 82489DX\n");
1573                 break;
1574         case 5:
1575                 printf("   bus: ISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1576                 break;
1577         case 6:
1578                 printf("   bus: EISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1579                 break;
1580         case 7:
1581                 printf("   bus: MCA+PCI, APIC: Integrated\n");
1582                 break;
1583         default:
1584                 printf("   future type\n");
1585                 break;
1586                 /* NOTREACHED */
1587         }
1588 #endif  /* 0 */
1589
1590         boot_cpu_id = (lapic.id & APIC_ID_MASK) >> 24;
1591         ap_cpu_id = (boot_cpu_id == 0) ? 1 : 0;
1592
1593         /* BSP */
1594         CPU_TO_ID(0) = boot_cpu_id;
1595         ID_TO_CPU(boot_cpu_id) = 0;
1596
1597         /* one and only AP */
1598         CPU_TO_ID(1) = ap_cpu_id;
1599         ID_TO_CPU(ap_cpu_id) = 1;
1600
1601 #if defined(APIC_IO)
1602         /* one and only IO APIC */
1603         io_apic_id = (io_apic_read(0, IOAPIC_ID) & APIC_ID_MASK) >> 24;
1604
1605         /*
1606          * sanity check, refer to MP spec section 3.6.6, last paragraph
1607          * necessary as some hardware isn't properly setting up the IO APIC
1608          */
1609 #if defined(REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE)
1610         if (io_apic_id != 2) {
1611 #else
1612         if ((io_apic_id == 0) || (io_apic_id == 1) || (io_apic_id == 15)) {
1613 #endif  /* REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE */
1614                 ux = io_apic_read(0, IOAPIC_ID);        /* get current contents */
1615                 ux &= ~APIC_ID_MASK;    /* clear the ID field */
1616                 ux |= 0x02000000;       /* set it to '2' */
1617                 io_apic_write(0, IOAPIC_ID, ux);        /* write new value */
1618                 ux = io_apic_read(0, IOAPIC_ID);        /* re-read && test */
1619                 if ((ux & APIC_ID_MASK) != 0x02000000)
1620                         panic("can't control IO APIC ID, reg: 0x%08x", ux);
1621                 io_apic_id = 2;
1622         }
1623         IO_TO_ID(0) = io_apic_id;
1624         ID_TO_IO(io_apic_id) = 0;
1625 #endif  /* APIC_IO */
1626
1627         /* fill out bus entries */
1628         switch (type) {
1629         case 1:
1630         case 2:
1631         case 3:
1632         case 5:
1633         case 6:
1634                 bus_data[0].bus_id = default_data[type - 1][1];
1635                 bus_data[0].bus_type = default_data[type - 1][2];
1636                 bus_data[1].bus_id = default_data[type - 1][3];
1637                 bus_data[1].bus_type = default_data[type - 1][4];
1638                 break;
1639
1640         /* case 4: case 7:                 MCA NOT supported */
1641         default:                /* illegal/reserved */
1642                 panic("BAD default MP config: %d", type);
1643                 /* NOTREACHED */
1644         }
1645
1646 #if defined(APIC_IO)
1647         /* general cases from MP v1.4, table 5-2 */
1648         for (pin = 0; pin < 16; ++pin) {
1649                 io_apic_ints[pin].int_type = 0;
1650                 io_apic_ints[pin].int_flags = 0x05;     /* edge/active-hi */
1651                 io_apic_ints[pin].src_bus_id = 0;
1652                 io_apic_ints[pin].src_bus_irq = pin;    /* IRQ2 caught below */
1653                 io_apic_ints[pin].dst_apic_id = io_apic_id;
1654                 io_apic_ints[pin].dst_apic_int = pin;   /* 1-to-1 */
1655         }
1656
1657         /* special cases from MP v1.4, table 5-2 */
1658         if (type == 2) {
1659                 io_apic_ints[2].int_type = 0xff;        /* N/C */
1660                 io_apic_ints[13].int_type = 0xff;       /* N/C */
1661 #if !defined(APIC_MIXED_MODE)
1662                 /** FIXME: ??? */
1663                 panic("sorry, can't support type 2 default yet");
1664 #endif  /* APIC_MIXED_MODE */
1665         }
1666         else
1667                 io_apic_ints[2].src_bus_irq = 0;        /* ISA IRQ0 is on APIC INT 2 */
1668
1669         if (type == 7)
1670                 io_apic_ints[0].int_type = 0xff;        /* N/C */
1671         else
1672                 io_apic_ints[0].int_type = 3;   /* vectored 8259 */
1673 #endif  /* APIC_IO */
1674 }
1675
1676
1677 /*
1678  * initialize all the SMP locks
1679  */
1680
1681 /* critical region around IO APIC, apic_imen */
1682 struct simplelock       imen_lock;
1683
1684 /* critical region around splxx(), cpl, cml, cil, ipending */
1685 struct simplelock       cpl_lock;
1686
1687 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
1688 struct simplelock       fast_intr_lock;
1689
1690 /* critical region around INTR() routines */
1691 struct simplelock       intr_lock;
1692
1693 /* lock regions protected in UP kernel via cli/sti */
1694 struct simplelock       mpintr_lock;
1695
1696 /* lock region used by kernel profiling */
1697 struct simplelock       mcount_lock;
1698
1699 #ifdef USE_COMLOCK
1700 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
1701 struct simplelock       com_lock;
1702 #endif /* USE_COMLOCK */
1703
1704 #ifdef USE_CLOCKLOCK
1705 /* lock regions around the clock hardware */
1706 struct simplelock       clock_lock;
1707 #endif /* USE_CLOCKLOCK */
1708
1709 static void
1710 init_locks(void)
1711 {
1712         /*
1713          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
1714          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
1715          */
1716         mp_lock = 0x00000001;
1717
1718         /* ISR uses its own "giant lock" */
1719         isr_lock = FREE_LOCK;
1720
1721 #if defined(APIC_INTR_DIAGNOSTIC) && defined(APIC_INTR_DIAGNOSTIC_IRQ)
1722         s_lock_init((struct simplelock*)&apic_itrace_debuglock);
1723 #endif
1724
1725         s_lock_init((struct simplelock*)&mpintr_lock);
1726
1727         s_lock_init((struct simplelock*)&mcount_lock);
1728
1729         s_lock_init((struct simplelock*)&fast_intr_lock);
1730         s_lock_init((struct simplelock*)&intr_lock);
1731         s_lock_init((struct simplelock*)&imen_lock);
1732         s_lock_init((struct simplelock*)&cpl_lock);
1733
1734 #ifdef USE_COMLOCK
1735         s_lock_init((struct simplelock*)&com_lock);
1736 #endif /* USE_COMLOCK */
1737 #ifdef USE_CLOCKLOCK
1738         s_lock_init((struct simplelock*)&clock_lock);
1739 #endif /* USE_CLOCKLOCK */
1740 }
1741
1742
1743 /*
1744  * start each AP in our list
1745  */
1746 static int
1747 start_all_aps(u_int boot_addr)
1748 {
1749         int     x, i;
1750         u_char  mpbiosreason;
1751         u_long  mpbioswarmvec;
1752         pd_entry_t *newptd;
1753         pt_entry_t *newpt;
1754         struct globaldata *gd;
1755         char *stack;
1756         pd_entry_t      *myPTD;
1757
1758         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
1759
1760         /* initialize BSP's local APIC */
1761         apic_initialize();
1762         bsp_apic_ready = 1;
1763
1764         /* install the AP 1st level boot code */
1765         install_ap_tramp(boot_addr);
1766
1767
1768         /* save the current value of the warm-start vector */
1769         mpbioswarmvec = *((u_long *) WARMBOOT_OFF);
1770 #ifndef PC98
1771         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1772         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
1773 #endif
1774
1775         /* record BSP in CPU map */
1776         all_cpus = 1;
1777
1778         /* start each AP */
1779         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
1780
1781                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
1782
1783                 /* alloc new page table directory */
1784                 newptd = (pd_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1785
1786                 /* Store the virtual PTD address for this CPU */
1787                 IdlePTDS[x] = newptd;
1788
1789                 /* clone currently active one (ie: IdlePTD) */
1790                 bcopy(PTD, newptd, PAGE_SIZE);  /* inc prv page pde */
1791
1792                 /* set up 0 -> 4MB P==V mapping for AP boot */
1793                 newptd[0] = (void *)(uintptr_t)(PG_V | PG_RW |
1794                     ((uintptr_t)(void *)KPTphys & PG_FRAME));
1795
1796                 /* store PTD for this AP's boot sequence */
1797                 myPTD = (pd_entry_t *)vtophys(newptd);
1798
1799                 /* alloc new page table page */
1800                 newpt = (pt_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1801
1802                 /* set the new PTD's private page to point there */
1803                 newptd[MPPTDI] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newpt));
1804
1805                 /* install self referential entry */
1806                 newptd[PTDPTDI] = (pd_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newptd));
1807
1808                 /* allocate a new private data page */
1809                 gd = (struct globaldata *)kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE);
1810
1811                 /* wire it into the private page table page */
1812                 newpt[0] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(gd));
1813
1814                 /* wire the ptp into itself for access */
1815                 newpt[1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newpt));
1816
1817                 /* copy in the pointer to the local apic */
1818                 newpt[2] = SMP_prvpt[2];
1819
1820                 /* and the IO apic mapping[s] */
1821                 for (i = 16; i < 32; i++)
1822                         newpt[i] = SMP_prvpt[i];
1823
1824                 /* allocate and set up an idle stack data page */
1825                 stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, UPAGES*PAGE_SIZE);
1826                 for (i = 0; i < UPAGES; i++)
1827                         newpt[i + 3] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(PAGE_SIZE * i + stack));
1828
1829                 newpt[3 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP1 */
1830                 newpt[4 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP2 */
1831                 newpt[5 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP3 */
1832                 newpt[6 + UPAGES] = 0;          /* *prv_PMAP1 */
1833
1834                 /* prime data page for it to use */
1835                 gd->cpuid = x;
1836                 gd->cpu_lockid = x << 24;
1837                 gd->my_idlePTD = myPTD;
1838                 gd->prv_CMAP1 = &newpt[3 + UPAGES];
1839                 gd->prv_CMAP2 = &newpt[4 + UPAGES];
1840                 gd->prv_CMAP3 = &newpt[5 + UPAGES];
1841                 gd->prv_PMAP1 = &newpt[6 + UPAGES];
1842
1843                 /* setup a vector to our boot code */
1844                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
1845                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
1846 #ifndef PC98
1847                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1848                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
1849 #endif
1850
1851                 bootPTD = myPTD;
1852                 /* attempt to start the Application Processor */
1853                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
1854                 if (!start_ap(x, boot_addr)) {
1855                         printf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", x, CPU_TO_ID(x));
1856                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
1857                         /* better panic as the AP may be running loose */
1858                         printf("panic y/n? [y] ");
1859                         if (cngetc() != 'n')
1860                                 panic("bye-bye");
1861                 }
1862                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
1863
1864                 /* record its version info */
1865                 cpu_apic_versions[x] = cpu_apic_versions[0];
1866
1867                 all_cpus |= (1 << x);           /* record AP in CPU map */
1868         }
1869
1870         /* build our map of 'other' CPUs */
1871         other_cpus = all_cpus & ~(1 << cpuid);
1872
1873         /* fill in our (BSP) APIC version */
1874         cpu_apic_versions[0] = lapic.version;
1875
1876         /* restore the warmstart vector */
1877         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
1878 #ifndef PC98
1879         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1880         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
1881 #endif
1882
1883         /*
1884          * Set up the idle context for the BSP.  Similar to above except
1885          * that some was done by locore, some by pmap.c and some is implicit
1886          * because the BSP is cpu#0 and the page is initially zero, and also
1887          * because we can refer to variables by name on the BSP..
1888          */
1889         newptd = (pd_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1890
1891         bcopy(PTD, newptd, PAGE_SIZE);  /* inc prv page pde */
1892         IdlePTDS[0] = newptd;
1893
1894         /* Point PTD[] to this page instead of IdlePTD's physical page */
1895         newptd[PTDPTDI] = (pd_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newptd));
1896
1897         my_idlePTD = (pd_entry_t *)vtophys(newptd);
1898
1899         /* Allocate and setup BSP idle stack */
1900         stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, UPAGES * PAGE_SIZE);
1901         for (i = 0; i < UPAGES; i++)
1902                 SMP_prvpt[i + 3] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(PAGE_SIZE * i + stack));
1903
1904         pmap_set_opt_bsp();
1905
1906         for (i = 0; i < mp_ncpus; i++) {
1907                 bcopy( (int *) PTD + KPTDI, (int *) IdlePTDS[i] + KPTDI, NKPDE * sizeof (int));
1908         }
1909
1910         /* number of APs actually started */
1911         return mp_ncpus - 1;
1912 }
1913
1914
1915 /*
1916  * load the 1st level AP boot code into base memory.
1917  */
1918
1919 /* targets for relocation */
1920 extern void bigJump(void);
1921 extern void bootCodeSeg(void);
1922 extern void bootDataSeg(void);
1923 extern void MPentry(void);
1924 extern u_int MP_GDT;
1925 extern u_int mp_gdtbase;
1926
1927 static void
1928 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
1929 {
1930         int     x;
1931         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
1932         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
1933         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1934         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
1935         u_int8_t *dst8;
1936         u_int16_t *dst16;
1937         u_int32_t *dst32;
1938
1939         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
1940
1941         for (x = 0; x < size; ++x)
1942                 *dst++ = *src++;
1943
1944         /*
1945          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
1946          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
1947          * to mpboot.s might require changes here.
1948          */
1949
1950         /* boot code is located in KERNEL space */
1951         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1952
1953         /* modify the lgdt arg */
1954         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
1955         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
1956
1957         /* modify the ljmp target for MPentry() */
1958         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
1959         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
1960
1961         /* modify the target for boot code segment */
1962         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
1963         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1964         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1965         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1966
1967         /* modify the target for boot data segment */
1968         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
1969         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1970         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1971         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1972 }
1973
1974
1975 /*
1976  * this function starts the AP (application processor) identified
1977  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
1978  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
1979  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
1980  * but it seems to work.
1981  */
1982 static int
1983 start_ap(int logical_cpu, u_int boot_addr)
1984 {
1985         int     physical_cpu;
1986         int     vector;
1987         int     cpus;
1988         u_long  icr_lo, icr_hi;
1989
1990         POSTCODE(START_AP_POST);
1991
1992         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
1993         physical_cpu = CPU_TO_ID(logical_cpu);
1994
1995         /* calculate the vector */
1996         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
1997
1998         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
1999         cpus = mp_ncpus;
2000
2001         /*
2002          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
2003          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
2004          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
2005          * ignored.
2006          */
2007
2008         /* setup the address for the target AP */
2009         icr_hi = lapic.icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
2010         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
2011         lapic.icr_hi = icr_hi;
2012
2013         /* do an INIT IPI: assert RESET */
2014         icr_lo = lapic.icr_lo & 0xfff00000;
2015         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x0000c500;
2016
2017         /* wait for pending status end */
2018         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2019                  /* spin */ ;
2020
2021         /* do an INIT IPI: deassert RESET */
2022         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
2023
2024         /* wait for pending status end */
2025         u_sleep(10000);         /* wait ~10mS */
2026         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2027                  /* spin */ ;
2028
2029         /*
2030          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
2031          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
2032          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
2033          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
2034          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
2035          * will run.
2036          */
2037
2038         /* do a STARTUP IPI */
2039         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2040         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2041                  /* spin */ ;
2042         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2043
2044         /*
2045          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
2046          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
2047          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
2048          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
2049          */
2050
2051         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2052         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2053                  /* spin */ ;
2054         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2055
2056         /* wait for it to start */
2057         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
2058         while (read_apic_timer())
2059                 if (mp_ncpus > cpus)
2060                         return 1;       /* return SUCCESS */
2061
2062         return 0;               /* return FAILURE */
2063 }
2064
2065
2066 /*
2067  * Flush the TLB on all other CPU's
2068  *
2069  * XXX: Needs to handshake and wait for completion before proceding.
2070  */
2071 void
2072 smp_invltlb(void)
2073 {
2074 #if defined(APIC_IO)
2075         if (smp_started && invltlb_ok)
2076                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
2077 #endif  /* APIC_IO */
2078 }
2079
2080 void
2081 invlpg(u_int addr)
2082 {
2083         __asm   __volatile("invlpg (%0)"::"r"(addr):"memory");
2084
2085         /* send a message to the other CPUs */
2086         smp_invltlb();
2087 }
2088
2089 void
2090 invltlb(void)
2091 {
2092         u_long  temp;
2093
2094         /*
2095          * This should be implemented as load_cr3(rcr3()) when load_cr3() is
2096          * inlined.
2097          */
2098         __asm __volatile("movl %%cr3, %0; movl %0, %%cr3":"=r"(temp) :: "memory");
2099
2100         /* send a message to the other CPUs */
2101         smp_invltlb();
2102 }
2103
2104
2105 /*
2106  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
2107  *  requesting that they halt execution.
2108  *
2109  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
2110  *
2111  *  - Signals all CPUs in map to stop.
2112  *  - Waits for each to stop.
2113  *
2114  * Returns:
2115  *  -1: error
2116  *   0: NA
2117  *   1: ok
2118  *
2119  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
2120  *            from executing at same time.
2121  */
2122 int
2123 stop_cpus(u_int map)
2124 {
2125         if (!smp_started)
2126                 return 0;
2127
2128         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
2129         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2130         
2131         while ((stopped_cpus & map) != map)
2132                 /* spin */ ;
2133
2134         return 1;
2135 }
2136
2137
2138 /*
2139  * Called by a CPU to restart stopped CPUs. 
2140  *
2141  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
2142  *
2143  *  - Signals all CPUs in map to restart.
2144  *  - Waits for each to restart.
2145  *
2146  * Returns:
2147  *  -1: error
2148  *   0: NA
2149  *   1: ok
2150  */
2151 int
2152 restart_cpus(u_int map)
2153 {
2154         if (!smp_started)
2155                 return 0;
2156
2157         started_cpus = map;             /* signal other cpus to restart */
2158
2159         while ((stopped_cpus & map) != 0) /* wait for each to clear its bit */
2160                 /* spin */ ;
2161
2162         return 1;
2163 }
2164
2165 int smp_active = 0;     /* are the APs allowed to run? */
2166 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RW, &smp_active, 0, "");
2167
2168 /* XXX maybe should be hw.ncpu */
2169 static int smp_cpus = 1;        /* how many cpu's running */
2170 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_cpus, CTLFLAG_RD, &smp_cpus, 0, "");
2171
2172 int invltlb_ok = 0;     /* throttle smp_invltlb() till safe */
2173 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, invltlb_ok, CTLFLAG_RW, &invltlb_ok, 0, "");
2174
2175 /* Warning: Do not staticize.  Used from swtch.s */
2176 int do_page_zero_idle = 1; /* bzero pages for fun and profit in idleloop */
2177 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, do_page_zero_idle, CTLFLAG_RW,
2178            &do_page_zero_idle, 0, "");
2179
2180 /* Is forwarding of a interrupt to the CPU holding the ISR lock enabled ? */
2181 int forward_irq_enabled = 1;
2182 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_irq_enabled, CTLFLAG_RW,
2183            &forward_irq_enabled, 0, "");
2184
2185 /* Enable forwarding of a signal to a process running on a different CPU */
2186 int forward_signal_enabled = 1;
2187 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_signal_enabled, CTLFLAG_RW,
2188            &forward_signal_enabled, 0, "");
2189
2190 /* Enable forwarding of roundrobin to all other cpus */
2191 int forward_roundrobin_enabled = 1;
2192 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_roundrobin_enabled, CTLFLAG_RW,
2193            &forward_roundrobin_enabled, 0, "");
2194
2195 /*
2196  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
2197  * ready to let the AP's out of the pen.
2198  */
2199 void ap_init(void);
2200
2201 void
2202 ap_init()
2203 {
2204         u_int   temp;
2205         u_int   apic_id;
2206
2207         smp_cpus++;
2208
2209 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
2210         lidt(&r_idt);
2211 #endif
2212
2213         /* Build our map of 'other' CPUs. */
2214         other_cpus = all_cpus & ~(1 << cpuid);
2215
2216         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", cpuid);
2217
2218         /* XXX FIXME: i386 specific, and redundant: Setup the FPU. */
2219         load_cr0((rcr0() & ~CR0_EM) | CR0_MP | CR0_NE | CR0_TS);
2220
2221         /* A quick check from sanity claus */
2222         apic_id = (apic_id_to_logical[(lapic.id & 0x0f000000) >> 24]);
2223         if (cpuid != apic_id) {
2224                 printf("SMP: cpuid = %d\n", cpuid);
2225                 printf("SMP: apic_id = %d\n", apic_id);
2226                 printf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
2227                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
2228         }
2229
2230         getmtrr();
2231
2232         /* Init local apic for irq's */
2233         apic_initialize();
2234
2235         /*
2236          * Activate smp_invltlb, although strictly speaking, this isn't
2237          * quite correct yet.  We should have a bitfield for cpus willing
2238          * to accept TLB flush IPI's or something and sync them.
2239          */
2240         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
2241                 invltlb_ok = 1;
2242                 smp_started = 1; /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
2243                 smp_active = 1;  /* historic */
2244         }
2245
2246         curproc = NULL;         /* make sure */
2247 }
2248
2249 #ifdef BETTER_CLOCK
2250
2251 #define CHECKSTATE_USER 0
2252 #define CHECKSTATE_SYS  1
2253 #define CHECKSTATE_INTR 2
2254
2255 /* Do not staticize.  Used from apic_vector.s */
2256 struct proc*    checkstate_curproc[NCPU];
2257 int             checkstate_cpustate[NCPU];
2258 u_long          checkstate_pc[NCPU];
2259
2260 extern long     cp_time[CPUSTATES];
2261
2262 #define PC_TO_INDEX(pc, prof)                           \
2263         ((int)(((u_quad_t)((pc) - (prof)->pr_off) *     \
2264             (u_quad_t)((prof)->pr_scale)) >> 16) & ~1)
2265
2266 static void
2267 addupc_intr_forwarded(struct proc *p, int id, int *astmap)
2268 {
2269         int i;
2270         struct uprof *prof;
2271         u_long pc;
2272
2273         pc = checkstate_pc[id];
2274         prof = &p->p_stats->p_prof;
2275         if (pc >= prof->pr_off &&
2276             (i = PC_TO_INDEX(pc, prof)) < prof->pr_size) {
2277                 if ((p->p_flag & P_OWEUPC) == 0) {
2278                         prof->pr_addr = pc;
2279                         prof->pr_ticks = 1;
2280                         p->p_flag |= P_OWEUPC;
2281                 }
2282                 *astmap |= (1 << id);
2283         }
2284 }
2285
2286 static void
2287 forwarded_statclock(int id, int pscnt, int *astmap)
2288 {
2289         struct pstats *pstats;
2290         long rss;
2291         struct rusage *ru;
2292         struct vmspace *vm;
2293         int cpustate;
2294         struct proc *p;
2295 #ifdef GPROF
2296         register struct gmonparam *g;
2297         int i;
2298 #endif
2299
2300         p = checkstate_curproc[id];
2301         cpustate = checkstate_cpustate[id];
2302
2303         switch (cpustate) {
2304         case CHECKSTATE_USER:
2305                 if (p->p_flag & P_PROFIL)
2306                         addupc_intr_forwarded(p, id, astmap);
2307                 if (pscnt > 1)
2308                         return;
2309                 p->p_uticks++;
2310                 if (p->p_nice > NZERO)
2311                         cp_time[CP_NICE]++;
2312                 else
2313                         cp_time[CP_USER]++;
2314                 break;
2315         case CHECKSTATE_SYS:
2316 #ifdef GPROF
2317                 /*
2318                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
2319                  */
2320                 g = &_gmonparam;
2321                 if (g->state == GMON_PROF_ON) {
2322                         i = checkstate_pc[id] - g->lowpc;
2323                         if (i < g->textsize) {
2324                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
2325                                 g->kcount[i]++;
2326                         }
2327                 }
2328 #endif
2329                 if (pscnt > 1)
2330                         return;
2331
2332                 if (!p)
2333                         cp_time[CP_IDLE]++;
2334                 else {
2335                         p->p_sticks++;
2336                         cp_time[CP_SYS]++;
2337                 }
2338                 break;
2339         case CHECKSTATE_INTR:
2340         default:
2341 #ifdef GPROF
2342                 /*
2343                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
2344                  */
2345                 g = &_gmonparam;
2346                 if (g->state == GMON_PROF_ON) {
2347                         i = checkstate_pc[id] - g->lowpc;
2348                         if (i < g->textsize) {
2349                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
2350                                 g->kcount[i]++;
2351                         }
2352                 }
2353 #endif
2354                 if (pscnt > 1)
2355                         return;
2356                 if (p)
2357                         p->p_iticks++;
2358                 cp_time[CP_INTR]++;
2359         }
2360         if (p != NULL) {
2361                 p->p_cpticks++;
2362                 if (++p->p_estcpu == 0)
2363                         p->p_estcpu--;
2364                 if ((p->p_estcpu & 3) == 0) {
2365                         resetpriority(p);
2366                         if (p->p_priority >= PUSER)
2367                                 p->p_priority = p->p_usrpri;
2368                 }
2369                 
2370                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
2371                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
2372                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
2373                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
2374                         ru->ru_ixrss += vm->vm_tsize * PAGE_SIZE / 1024;
2375                         ru->ru_idrss += vm->vm_dsize * PAGE_SIZE / 1024;
2376                         ru->ru_isrss += vm->vm_ssize * PAGE_SIZE / 1024;
2377                         rss = vm->vm_pmap.pm_stats.resident_count *
2378                                 PAGE_SIZE / 1024;
2379                         if (ru->ru_maxrss < rss)
2380                                 ru->ru_maxrss = rss;
2381                 }
2382         }
2383 }
2384
2385 void
2386 forward_statclock(int pscnt)
2387 {
2388         int map;
2389         int id;
2390         int i;
2391
2392         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2393          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2394          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2395          * the kernel in a non-interrupt context.
2396          *
2397          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2398          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2399          * (wich determines the processor states), and do the main
2400          * work ourself.
2401          */
2402
2403         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2404                 return;
2405
2406         /* Step 1: Probe state   (user, cpu, interrupt, spinlock, idle ) */
2407         
2408         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2409         checkstate_probed_cpus = 0;
2410         if (map != 0)
2411                 selected_apic_ipi(map,
2412                                   XCPUCHECKSTATE_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2413
2414         i = 0;
2415         while (checkstate_probed_cpus != map) {
2416                 /* spin */
2417                 i++;
2418                 if (i == 100000) {
2419 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2420                         printf("forward_statclock: checkstate %x\n",
2421                                checkstate_probed_cpus);
2422 #endif
2423                         break;
2424                 }
2425         }
2426
2427         /*
2428          * Step 2: walk through other processors processes, update ticks and 
2429          * profiling info.
2430          */
2431         
2432         map = 0;
2433         for (id = 0; id < mp_ncpus; id++) {
2434                 if (id == cpuid)
2435                         continue;
2436                 if (((1 << id) & checkstate_probed_cpus) == 0)
2437                         continue;
2438                 forwarded_statclock(id, pscnt, &map);
2439         }
2440         if (map != 0) {
2441                 checkstate_need_ast |= map;
2442                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2443                 i = 0;
2444                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2445                         /* spin */
2446                         i++;
2447                         if (i > 100000) { 
2448 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2449                                 printf("forward_statclock: dropped ast 0x%x\n",
2450                                        checkstate_need_ast & map);
2451 #endif
2452                                 break;
2453                         }
2454                 }
2455         }
2456 }
2457
2458 void 
2459 forward_hardclock(int pscnt)
2460 {
2461         int map;
2462         int id;
2463         struct proc *p;
2464         struct pstats *pstats;
2465         int i;
2466
2467         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2468          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2469          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2470          * the kernel in a non-interrupt context.
2471          *
2472          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2473          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2474          * (wich determines the processor states), and do the main
2475          * work ourself.
2476          */
2477
2478         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2479                 return;
2480
2481         /* Step 1: Probe state   (user, cpu, interrupt, spinlock, idle) */
2482         
2483         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2484         checkstate_probed_cpus = 0;
2485         if (map != 0)
2486                 selected_apic_ipi(map,
2487                                   XCPUCHECKSTATE_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2488         
2489         i = 0;
2490         while (checkstate_probed_cpus != map) {
2491                 /* spin */
2492                 i++;
2493                 if (i == 100000) {
2494 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2495                         printf("forward_hardclock: checkstate %x\n",
2496                                checkstate_probed_cpus);
2497 #endif
2498                         break;
2499                 }
2500         }
2501
2502         /*
2503          * Step 2: walk through other processors processes, update virtual 
2504          * timer and profiling timer. If stathz == 0, also update ticks and 
2505          * profiling info.
2506          */
2507         
2508         map = 0;
2509         for (id = 0; id < mp_ncpus; id++) {
2510                 if (id == cpuid)
2511                         continue;
2512                 if (((1 << id) & checkstate_probed_cpus) == 0)
2513                         continue;
2514                 p = checkstate_curproc[id];
2515                 if (p) {
2516                         pstats = p->p_stats;
2517                         if (checkstate_cpustate[id] == CHECKSTATE_USER &&
2518                             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
2519                             itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0) {
2520                                 psignal(p, SIGVTALRM);
2521                                 map |= (1 << id);
2522                         }
2523                         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
2524                             itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0) {
2525                                 psignal(p, SIGPROF);
2526                                 map |= (1 << id);
2527                         }
2528                 }
2529                 if (stathz == 0) {
2530                         forwarded_statclock( id, pscnt, &map);
2531                 }
2532         }
2533         if (map != 0) {
2534                 checkstate_need_ast |= map;
2535                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2536                 i = 0;
2537                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2538                         /* spin */
2539                         i++;
2540                         if (i > 100000) { 
2541 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2542                                 printf("forward_hardclock: dropped ast 0x%x\n",
2543                                        checkstate_need_ast & map);
2544 #endif
2545                                 break;
2546                         }
2547                 }
2548         }
2549 }
2550
2551 #endif /* BETTER_CLOCK */
2552
2553 void 
2554 forward_signal(struct proc *p)
2555 {
2556         int map;
2557         int id;
2558         int i;
2559
2560         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2561          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2562          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2563          * the kernel in a non-interrupt context.
2564          *
2565          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2566          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2567          * (wich determines the processor states), and do the main
2568          * work ourself.
2569          */
2570
2571         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2572                 return;
2573         if (!forward_signal_enabled)
2574                 return;
2575         while (1) {
2576                 if (p->p_stat != SRUN)
2577                         return;
2578                 id = (u_char) p->p_oncpu;
2579                 if (id == 0xff)
2580                         return;
2581                 map = (1<<id);
2582                 checkstate_need_ast |= map;
2583                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2584                 i = 0;
2585                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2586                         /* spin */
2587                         i++;
2588                         if (i > 100000) { 
2589 #if 0
2590                                 printf("forward_signal: dropped ast 0x%x\n",
2591                                        checkstate_need_ast & map);
2592 #endif
2593                                 break;
2594                         }
2595                 }
2596                 if (id == (u_char) p->p_oncpu)
2597                         return;
2598         }
2599 }
2600
2601 void
2602 forward_roundrobin(void)
2603 {
2604         u_int map;
2605         int i;
2606
2607         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2608                 return;
2609         if (!forward_roundrobin_enabled)
2610                 return;
2611         resched_cpus |= other_cpus;
2612         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2613 #if 1
2614         selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2615 #else
2616         (void) all_but_self_ipi(XCPUAST_OFFSET);
2617 #endif
2618         i = 0;
2619         while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2620                 /* spin */
2621                 i++;
2622                 if (i > 100000) {
2623 #if 0
2624                         printf("forward_roundrobin: dropped ast 0x%x\n",
2625                                checkstate_need_ast & map);
2626 #endif
2627                         break;
2628                 }
2629         }
2630 }
2631
2632
2633 #ifdef APIC_INTR_REORDER
2634 /*
2635  *      Maintain mapping from softintr vector to isr bit in local apic.
2636  */
2637 void
2638 set_lapic_isrloc(int intr, int vector)
2639 {
2640         if (intr < 0 || intr > 32)
2641                 panic("set_apic_isrloc: bad intr argument: %d",intr);
2642         if (vector < ICU_OFFSET || vector > 255)
2643                 panic("set_apic_isrloc: bad vector argument: %d",vector);
2644         apic_isrbit_location[intr].location = &lapic.isr0 + ((vector>>5)<<2);
2645         apic_isrbit_location[intr].bit = (1<<(vector & 31));
2646 }
2647 #endif