]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/subr_smp.c
Introduce machine-dependent macro pgtok() to convert page count to number
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / subr_smp.c
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 1.90 1999/02/19 14:25:32 luoqi 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)) != 0) {
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 = 0;      /* Stop GCC warning */
1013         int     bus_pci = 0;    /* Stop GCC warning */
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         int apic;
1201
1202         io_apic_ints[intr].int_type = entry->int_type;
1203         io_apic_ints[intr].int_flags = entry->int_flags;
1204         io_apic_ints[intr].src_bus_id = entry->src_bus_id;
1205         io_apic_ints[intr].src_bus_irq = entry->src_bus_irq;
1206         if (entry->dst_apic_id == 255) {
1207                 /* This signal goes to all IO APICS.  Select an IO APIC
1208                    with sufficient number of interrupt pins */
1209                 for (apic = 0; apic < mp_napics; apic++)
1210                         if (((io_apic_read(apic, IOAPIC_VER) & 
1211                               IOART_VER_MAXREDIR) >> MAXREDIRSHIFT) >= 
1212                             entry->dst_apic_int)
1213                                 break;
1214                 if (apic < mp_napics)
1215                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = IO_TO_ID(apic);
1216                 else
1217                         io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1218         } else
1219                 io_apic_ints[intr].dst_apic_id = entry->dst_apic_id;
1220         io_apic_ints[intr].dst_apic_int = entry->dst_apic_int;
1221
1222         return 1;
1223 }
1224
1225
1226 static int
1227 apic_int_is_bus_type(int intr, int bus_type)
1228 {
1229         int     bus;
1230
1231         for (bus = 0; bus < mp_nbusses; ++bus)
1232                 if ((bus_data[bus].bus_id == io_apic_ints[intr].src_bus_id)
1233                     && ((int) bus_data[bus].bus_type == bus_type))
1234                         return 1;
1235
1236         return 0;
1237 }
1238
1239
1240 /*
1241  * Given a traditional ISA INT mask, return an APIC mask.
1242  */
1243 u_int
1244 isa_apic_mask(u_int isa_mask)
1245 {
1246         int isa_irq;
1247         int apic_pin;
1248
1249 #if defined(SKIP_IRQ15_REDIRECT)
1250         if (isa_mask == (1 << 15)) {
1251                 printf("skipping ISA IRQ15 redirect\n");
1252                 return isa_mask;
1253         }
1254 #endif  /* SKIP_IRQ15_REDIRECT */
1255
1256         isa_irq = ffs(isa_mask);                /* find its bit position */
1257         if (isa_irq == 0)                       /* doesn't exist */
1258                 return 0;
1259         --isa_irq;                              /* make it zero based */
1260
1261         apic_pin = isa_apic_irq(isa_irq);       /* look for APIC connection */
1262         if (apic_pin == -1)
1263                 return 0;
1264
1265         return (1 << apic_pin);                 /* convert pin# to a mask */
1266 }
1267
1268
1269 /*
1270  * Determine which APIC pin an ISA/EISA INT is attached to.
1271  */
1272 #define INTTYPE(I)      (io_apic_ints[(I)].int_type)
1273 #define INTPIN(I)       (io_apic_ints[(I)].dst_apic_int)
1274 #define INTIRQ(I)       (io_apic_ints[(I)].int_vector)
1275 #define INTAPIC(I)      (ID_TO_IO(io_apic_ints[(I)].dst_apic_id))
1276
1277 #define SRCBUSIRQ(I)    (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq)
1278 int
1279 isa_apic_irq(int isa_irq)
1280 {
1281         int     intr;
1282
1283         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr) {         /* check each record */
1284                 if (INTTYPE(intr) == 0) {               /* standard INT */
1285                         if (SRCBUSIRQ(intr) == isa_irq) {
1286                                 if (apic_int_is_bus_type(intr, ISA) ||
1287                                     apic_int_is_bus_type(intr, EISA))
1288                                         return INTIRQ(intr);    /* found */
1289                         }
1290                 }
1291         }
1292         return -1;                                      /* NOT found */
1293 }
1294
1295
1296 /*
1297  * Determine which APIC pin a PCI INT is attached to.
1298  */
1299 #define SRCBUSID(I)     (io_apic_ints[(I)].src_bus_id)
1300 #define SRCBUSDEVICE(I) ((io_apic_ints[(I)].src_bus_irq >> 2) & 0x1f)
1301 #define SRCBUSLINE(I)   (io_apic_ints[(I)].src_bus_irq & 0x03)
1302 int
1303 pci_apic_irq(int pciBus, int pciDevice, int pciInt)
1304 {
1305         int     intr;
1306
1307         --pciInt;                                       /* zero based */
1308
1309         for (intr = 0; intr < nintrs; ++intr)           /* check each record */
1310                 if ((INTTYPE(intr) == 0)                /* standard INT */
1311                     && (SRCBUSID(intr) == pciBus)
1312                     && (SRCBUSDEVICE(intr) == pciDevice)
1313                     && (SRCBUSLINE(intr) == pciInt))    /* a candidate IRQ */
1314                         if (apic_int_is_bus_type(intr, PCI))
1315                                 return INTIRQ(intr);    /* exact match */
1316
1317         return -1;                                      /* NOT found */
1318 }
1319
1320 int
1321 next_apic_irq(int irq) 
1322 {
1323         int intr, ointr;
1324         int bus, bustype;
1325
1326         bus = 0;
1327         bustype = 0;
1328         for (intr = 0; intr < nintrs; intr++) {
1329                 if (INTIRQ(intr) != irq || INTTYPE(intr) != 0)
1330                         continue;
1331                 bus = SRCBUSID(intr);
1332                 bustype = apic_bus_type(bus);
1333                 if (bustype != ISA &&
1334                     bustype != EISA &&
1335                     bustype != PCI)
1336                         continue;
1337                 break;
1338         }
1339         if (intr >= nintrs) {
1340                 return -1;
1341         }
1342         for (ointr = intr + 1; ointr < nintrs; ointr++) {
1343                 if (INTTYPE(ointr) != 0)
1344                         continue;
1345                 if (bus != SRCBUSID(ointr))
1346                         continue;
1347                 if (bustype == PCI) {
1348                         if (SRCBUSDEVICE(intr) != SRCBUSDEVICE(ointr))
1349                                 continue;
1350                         if (SRCBUSLINE(intr) != SRCBUSLINE(ointr))
1351                                 continue;
1352                 }
1353                 if (bustype == ISA || bustype == EISA) {
1354                         if (SRCBUSIRQ(intr) != SRCBUSIRQ(ointr))
1355                                 continue;
1356                 }
1357                 if (INTPIN(intr) == INTPIN(ointr))
1358                         continue;
1359                 break;
1360         }
1361         if (ointr >= nintrs) {
1362                 return -1;
1363         }
1364         return INTIRQ(ointr);
1365 }
1366 #undef SRCBUSLINE
1367 #undef SRCBUSDEVICE
1368 #undef SRCBUSID
1369 #undef SRCBUSIRQ
1370
1371 #undef INTPIN
1372 #undef INTIRQ
1373 #undef INTAPIC
1374 #undef INTTYPE
1375
1376
1377 /*
1378  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect an ISA INTerrupt.
1379  *
1380  * XXX FIXME:
1381  *  Exactly what this means is unclear at this point.  It is a solution
1382  *  for motherboards that redirect the MBIRQ0 pin.  Generically a motherboard
1383  *  could route any of the ISA INTs to upper (>15) IRQ values.  But most would
1384  *  NOT be redirected via MBIRQ0, thus "undirect()ing" them would NOT be an
1385  *  option.
1386  */
1387 int
1388 undirect_isa_irq(int rirq)
1389 {
1390 #if defined(READY)
1391         if (bootverbose)
1392             printf("Freeing redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1393         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1394         return ???;
1395 #else
1396         if (bootverbose)
1397             printf("Freeing (NOT implemented) redirected ISA irq %d.\n", rirq);
1398         return 0;
1399 #endif  /* READY */
1400 }
1401
1402
1403 /*
1404  * Reprogram the MB chipset to NOT redirect a PCI INTerrupt
1405  */
1406 int
1407 undirect_pci_irq(int rirq)
1408 {
1409 #if defined(READY)
1410         if (bootverbose)
1411                 printf("Freeing redirected PCI irq %d.\n", rirq);
1412
1413         /** FIXME: tickle the MB redirector chip */
1414         return ???;
1415 #else
1416         if (bootverbose)
1417                 printf("Freeing (NOT implemented) redirected PCI irq %d.\n",
1418                        rirq);
1419         return 0;
1420 #endif  /* READY */
1421 }
1422
1423
1424 /*
1425  * given a bus ID, return:
1426  *  the bus type if found
1427  *  -1 if NOT found
1428  */
1429 int
1430 apic_bus_type(int id)
1431 {
1432         int     x;
1433
1434         for (x = 0; x < mp_nbusses; ++x)
1435                 if (bus_data[x].bus_id == id)
1436                         return bus_data[x].bus_type;
1437
1438         return -1;
1439 }
1440
1441
1442 /*
1443  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1444  *  the associated src bus ID if found
1445  *  -1 if NOT found
1446  */
1447 int
1448 apic_src_bus_id(int apic, int pin)
1449 {
1450         int     x;
1451
1452         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1453         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1454                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1455                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1456                         return (io_apic_ints[x].src_bus_id);
1457
1458         return -1;              /* NOT found */
1459 }
1460
1461
1462 /*
1463  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1464  *  the associated src bus IRQ if found
1465  *  -1 if NOT found
1466  */
1467 int
1468 apic_src_bus_irq(int apic, int pin)
1469 {
1470         int     x;
1471
1472         for (x = 0; x < nintrs; x++)
1473                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1474                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1475                         return (io_apic_ints[x].src_bus_irq);
1476
1477         return -1;              /* NOT found */
1478 }
1479
1480
1481 /*
1482  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1483  *  the associated INTerrupt type if found
1484  *  -1 if NOT found
1485  */
1486 int
1487 apic_int_type(int apic, int pin)
1488 {
1489         int     x;
1490
1491         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1492         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1493                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1494                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1495                         return (io_apic_ints[x].int_type);
1496
1497         return -1;              /* NOT found */
1498 }
1499
1500 int 
1501 apic_irq(int apic, int pin)
1502 {
1503         int x;
1504         int res;
1505
1506         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1507                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1508                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int)) {
1509                         res = io_apic_ints[x].int_vector;
1510                         if (res == 0xff)
1511                                 return -1;
1512                         if (apic != int_to_apicintpin[res].ioapic)
1513                                 panic("apic_irq: inconsistent table");
1514                         if (pin != int_to_apicintpin[res].int_pin)
1515                                 panic("apic_irq inconsistent table (2)");
1516                         return res;
1517                 }
1518         return -1;
1519 }
1520
1521
1522 /*
1523  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1524  *  the associated trigger mode if found
1525  *  -1 if NOT found
1526  */
1527 int
1528 apic_trigger(int apic, int pin)
1529 {
1530         int     x;
1531
1532         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1533         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1534                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1535                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1536                         return ((io_apic_ints[x].int_flags >> 2) & 0x03);
1537
1538         return -1;              /* NOT found */
1539 }
1540
1541
1542 /*
1543  * given a LOGICAL APIC# and pin#, return:
1544  *  the associated 'active' level if found
1545  *  -1 if NOT found
1546  */
1547 int
1548 apic_polarity(int apic, int pin)
1549 {
1550         int     x;
1551
1552         /* search each of the possible INTerrupt sources */
1553         for (x = 0; x < nintrs; ++x)
1554                 if ((apic == ID_TO_IO(io_apic_ints[x].dst_apic_id)) &&
1555                     (pin == io_apic_ints[x].dst_apic_int))
1556                         return (io_apic_ints[x].int_flags & 0x03);
1557
1558         return -1;              /* NOT found */
1559 }
1560
1561
1562 /*
1563  * set data according to MP defaults
1564  * FIXME: probably not complete yet...
1565  */
1566 static void
1567 default_mp_table(int type)
1568 {
1569         int     ap_cpu_id;
1570 #if defined(APIC_IO)
1571         u_int32_t ux;
1572         int     io_apic_id;
1573         int     pin;
1574 #endif  /* APIC_IO */
1575
1576 #if 0
1577         printf("  MP default config type: %d\n", type);
1578         switch (type) {
1579         case 1:
1580                 printf("   bus: ISA, APIC: 82489DX\n");
1581                 break;
1582         case 2:
1583                 printf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1584                 break;
1585         case 3:
1586                 printf("   bus: EISA, APIC: 82489DX\n");
1587                 break;
1588         case 4:
1589                 printf("   bus: MCA, APIC: 82489DX\n");
1590                 break;
1591         case 5:
1592                 printf("   bus: ISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1593                 break;
1594         case 6:
1595                 printf("   bus: EISA+PCI, APIC: Integrated\n");
1596                 break;
1597         case 7:
1598                 printf("   bus: MCA+PCI, APIC: Integrated\n");
1599                 break;
1600         default:
1601                 printf("   future type\n");
1602                 break;
1603                 /* NOTREACHED */
1604         }
1605 #endif  /* 0 */
1606
1607         boot_cpu_id = (lapic.id & APIC_ID_MASK) >> 24;
1608         ap_cpu_id = (boot_cpu_id == 0) ? 1 : 0;
1609
1610         /* BSP */
1611         CPU_TO_ID(0) = boot_cpu_id;
1612         ID_TO_CPU(boot_cpu_id) = 0;
1613
1614         /* one and only AP */
1615         CPU_TO_ID(1) = ap_cpu_id;
1616         ID_TO_CPU(ap_cpu_id) = 1;
1617
1618 #if defined(APIC_IO)
1619         /* one and only IO APIC */
1620         io_apic_id = (io_apic_read(0, IOAPIC_ID) & APIC_ID_MASK) >> 24;
1621
1622         /*
1623          * sanity check, refer to MP spec section 3.6.6, last paragraph
1624          * necessary as some hardware isn't properly setting up the IO APIC
1625          */
1626 #if defined(REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE)
1627         if (io_apic_id != 2) {
1628 #else
1629         if ((io_apic_id == 0) || (io_apic_id == 1) || (io_apic_id == 15)) {
1630 #endif  /* REALLY_ANAL_IOAPICID_VALUE */
1631                 ux = io_apic_read(0, IOAPIC_ID);        /* get current contents */
1632                 ux &= ~APIC_ID_MASK;    /* clear the ID field */
1633                 ux |= 0x02000000;       /* set it to '2' */
1634                 io_apic_write(0, IOAPIC_ID, ux);        /* write new value */
1635                 ux = io_apic_read(0, IOAPIC_ID);        /* re-read && test */
1636                 if ((ux & APIC_ID_MASK) != 0x02000000)
1637                         panic("can't control IO APIC ID, reg: 0x%08x", ux);
1638                 io_apic_id = 2;
1639         }
1640         IO_TO_ID(0) = io_apic_id;
1641         ID_TO_IO(io_apic_id) = 0;
1642 #endif  /* APIC_IO */
1643
1644         /* fill out bus entries */
1645         switch (type) {
1646         case 1:
1647         case 2:
1648         case 3:
1649         case 5:
1650         case 6:
1651                 bus_data[0].bus_id = default_data[type - 1][1];
1652                 bus_data[0].bus_type = default_data[type - 1][2];
1653                 bus_data[1].bus_id = default_data[type - 1][3];
1654                 bus_data[1].bus_type = default_data[type - 1][4];
1655                 break;
1656
1657         /* case 4: case 7:                 MCA NOT supported */
1658         default:                /* illegal/reserved */
1659                 panic("BAD default MP config: %d", type);
1660                 /* NOTREACHED */
1661         }
1662
1663 #if defined(APIC_IO)
1664         /* general cases from MP v1.4, table 5-2 */
1665         for (pin = 0; pin < 16; ++pin) {
1666                 io_apic_ints[pin].int_type = 0;
1667                 io_apic_ints[pin].int_flags = 0x05;     /* edge/active-hi */
1668                 io_apic_ints[pin].src_bus_id = 0;
1669                 io_apic_ints[pin].src_bus_irq = pin;    /* IRQ2 caught below */
1670                 io_apic_ints[pin].dst_apic_id = io_apic_id;
1671                 io_apic_ints[pin].dst_apic_int = pin;   /* 1-to-1 */
1672         }
1673
1674         /* special cases from MP v1.4, table 5-2 */
1675         if (type == 2) {
1676                 io_apic_ints[2].int_type = 0xff;        /* N/C */
1677                 io_apic_ints[13].int_type = 0xff;       /* N/C */
1678 #if !defined(APIC_MIXED_MODE)
1679                 /** FIXME: ??? */
1680                 panic("sorry, can't support type 2 default yet");
1681 #endif  /* APIC_MIXED_MODE */
1682         }
1683         else
1684                 io_apic_ints[2].src_bus_irq = 0;        /* ISA IRQ0 is on APIC INT 2 */
1685
1686         if (type == 7)
1687                 io_apic_ints[0].int_type = 0xff;        /* N/C */
1688         else
1689                 io_apic_ints[0].int_type = 3;   /* vectored 8259 */
1690 #endif  /* APIC_IO */
1691 }
1692
1693
1694 /*
1695  * initialize all the SMP locks
1696  */
1697
1698 /* critical region around IO APIC, apic_imen */
1699 struct simplelock       imen_lock;
1700
1701 /* critical region around splxx(), cpl, cml, cil, ipending */
1702 struct simplelock       cpl_lock;
1703
1704 /* Make FAST_INTR() routines sequential */
1705 struct simplelock       fast_intr_lock;
1706
1707 /* critical region around INTR() routines */
1708 struct simplelock       intr_lock;
1709
1710 /* lock regions protected in UP kernel via cli/sti */
1711 struct simplelock       mpintr_lock;
1712
1713 /* lock region used by kernel profiling */
1714 struct simplelock       mcount_lock;
1715
1716 #ifdef USE_COMLOCK
1717 /* locks com (tty) data/hardware accesses: a FASTINTR() */
1718 struct simplelock       com_lock;
1719 #endif /* USE_COMLOCK */
1720
1721 #ifdef USE_CLOCKLOCK
1722 /* lock regions around the clock hardware */
1723 struct simplelock       clock_lock;
1724 #endif /* USE_CLOCKLOCK */
1725
1726 static void
1727 init_locks(void)
1728 {
1729         /*
1730          * Get the initial mp_lock with a count of 1 for the BSP.
1731          * This uses a LOGICAL cpu ID, ie BSP == 0.
1732          */
1733         mp_lock = 0x00000001;
1734
1735         /* ISR uses its own "giant lock" */
1736         isr_lock = FREE_LOCK;
1737
1738 #if defined(APIC_INTR_DIAGNOSTIC) && defined(APIC_INTR_DIAGNOSTIC_IRQ)
1739         s_lock_init((struct simplelock*)&apic_itrace_debuglock);
1740 #endif
1741
1742         s_lock_init((struct simplelock*)&mpintr_lock);
1743
1744         s_lock_init((struct simplelock*)&mcount_lock);
1745
1746         s_lock_init((struct simplelock*)&fast_intr_lock);
1747         s_lock_init((struct simplelock*)&intr_lock);
1748         s_lock_init((struct simplelock*)&imen_lock);
1749         s_lock_init((struct simplelock*)&cpl_lock);
1750
1751 #ifdef USE_COMLOCK
1752         s_lock_init((struct simplelock*)&com_lock);
1753 #endif /* USE_COMLOCK */
1754 #ifdef USE_CLOCKLOCK
1755         s_lock_init((struct simplelock*)&clock_lock);
1756 #endif /* USE_CLOCKLOCK */
1757 }
1758
1759
1760 /*
1761  * start each AP in our list
1762  */
1763 static int
1764 start_all_aps(u_int boot_addr)
1765 {
1766         int     x, i;
1767         u_char  mpbiosreason;
1768         u_long  mpbioswarmvec;
1769         pd_entry_t *newptd;
1770         pt_entry_t *newpt;
1771         struct globaldata *gd;
1772         char *stack;
1773         pd_entry_t      *myPTD;
1774
1775         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
1776
1777         /* initialize BSP's local APIC */
1778         apic_initialize();
1779         bsp_apic_ready = 1;
1780
1781         /* install the AP 1st level boot code */
1782         install_ap_tramp(boot_addr);
1783
1784
1785         /* save the current value of the warm-start vector */
1786         mpbioswarmvec = *((u_long *) WARMBOOT_OFF);
1787 #ifndef PC98
1788         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1789         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
1790 #endif
1791
1792         /* record BSP in CPU map */
1793         all_cpus = 1;
1794
1795         /* start each AP */
1796         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x) {
1797
1798                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
1799
1800                 /* alloc new page table directory */
1801                 newptd = (pd_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1802
1803                 /* Store the virtual PTD address for this CPU */
1804                 IdlePTDS[x] = newptd;
1805
1806                 /* clone currently active one (ie: IdlePTD) */
1807                 bcopy(PTD, newptd, PAGE_SIZE);  /* inc prv page pde */
1808
1809                 /* set up 0 -> 4MB P==V mapping for AP boot */
1810                 newptd[0] = (void *)(uintptr_t)(PG_V | PG_RW |
1811                     ((uintptr_t)(void *)KPTphys & PG_FRAME));
1812
1813                 /* store PTD for this AP's boot sequence */
1814                 myPTD = (pd_entry_t *)vtophys(newptd);
1815
1816                 /* alloc new page table page */
1817                 newpt = (pt_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1818
1819                 /* set the new PTD's private page to point there */
1820                 newptd[MPPTDI] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newpt));
1821
1822                 /* install self referential entry */
1823                 newptd[PTDPTDI] = (pd_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newptd));
1824
1825                 /* allocate a new private data page */
1826                 gd = (struct globaldata *)kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE);
1827
1828                 /* wire it into the private page table page */
1829                 newpt[0] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(gd));
1830
1831                 /* wire the ptp into itself for access */
1832                 newpt[1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newpt));
1833
1834                 /* copy in the pointer to the local apic */
1835                 newpt[2] = SMP_prvpt[2];
1836
1837                 /* and the IO apic mapping[s] */
1838                 for (i = 16; i < 32; i++)
1839                         newpt[i] = SMP_prvpt[i];
1840
1841                 /* allocate and set up an idle stack data page */
1842                 stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, UPAGES*PAGE_SIZE);
1843                 for (i = 0; i < UPAGES; i++)
1844                         newpt[i + 3] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(PAGE_SIZE * i + stack));
1845
1846                 newpt[3 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP1 */
1847                 newpt[4 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP2 */
1848                 newpt[5 + UPAGES] = 0;          /* *prv_CMAP3 */
1849                 newpt[6 + UPAGES] = 0;          /* *prv_PMAP1 */
1850
1851                 /* prime data page for it to use */
1852                 gd->cpuid = x;
1853                 gd->cpu_lockid = x << 24;
1854                 gd->my_idlePTD = myPTD;
1855                 gd->prv_CMAP1 = &newpt[3 + UPAGES];
1856                 gd->prv_CMAP2 = &newpt[4 + UPAGES];
1857                 gd->prv_CMAP3 = &newpt[5 + UPAGES];
1858                 gd->prv_PMAP1 = &newpt[6 + UPAGES];
1859
1860                 /* setup a vector to our boot code */
1861                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
1862                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
1863 #ifndef PC98
1864                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1865                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
1866 #endif
1867
1868                 bootPTD = myPTD;
1869                 /* attempt to start the Application Processor */
1870                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
1871                 if (!start_ap(x, boot_addr)) {
1872                         printf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", x, CPU_TO_ID(x));
1873                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
1874                         /* better panic as the AP may be running loose */
1875                         printf("panic y/n? [y] ");
1876                         if (cngetc() != 'n')
1877                                 panic("bye-bye");
1878                 }
1879                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
1880
1881                 /* record its version info */
1882                 cpu_apic_versions[x] = cpu_apic_versions[0];
1883
1884                 all_cpus |= (1 << x);           /* record AP in CPU map */
1885         }
1886
1887         /* build our map of 'other' CPUs */
1888         other_cpus = all_cpus & ~(1 << cpuid);
1889
1890         /* fill in our (BSP) APIC version */
1891         cpu_apic_versions[0] = lapic.version;
1892
1893         /* restore the warmstart vector */
1894         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
1895 #ifndef PC98
1896         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
1897         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
1898 #endif
1899
1900         /*
1901          * Set up the idle context for the BSP.  Similar to above except
1902          * that some was done by locore, some by pmap.c and some is implicit
1903          * because the BSP is cpu#0 and the page is initially zero, and also
1904          * because we can refer to variables by name on the BSP..
1905          */
1906         newptd = (pd_entry_t *)(kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE));
1907
1908         bcopy(PTD, newptd, PAGE_SIZE);  /* inc prv page pde */
1909         IdlePTDS[0] = newptd;
1910
1911         /* Point PTD[] to this page instead of IdlePTD's physical page */
1912         newptd[PTDPTDI] = (pd_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(newptd));
1913
1914         my_idlePTD = (pd_entry_t *)vtophys(newptd);
1915
1916         /* Allocate and setup BSP idle stack */
1917         stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, UPAGES * PAGE_SIZE);
1918         for (i = 0; i < UPAGES; i++)
1919                 SMP_prvpt[i + 3] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | vtophys(PAGE_SIZE * i + stack));
1920
1921         pmap_set_opt_bsp();
1922
1923         for (i = 0; i < mp_ncpus; i++) {
1924                 bcopy( (int *) PTD + KPTDI, (int *) IdlePTDS[i] + KPTDI, NKPDE * sizeof (int));
1925         }
1926
1927         /* number of APs actually started */
1928         return mp_ncpus - 1;
1929 }
1930
1931
1932 /*
1933  * load the 1st level AP boot code into base memory.
1934  */
1935
1936 /* targets for relocation */
1937 extern void bigJump(void);
1938 extern void bootCodeSeg(void);
1939 extern void bootDataSeg(void);
1940 extern void MPentry(void);
1941 extern u_int MP_GDT;
1942 extern u_int mp_gdtbase;
1943
1944 static void
1945 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
1946 {
1947         int     x;
1948         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
1949         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
1950         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1951         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
1952         u_int8_t *dst8;
1953         u_int16_t *dst16;
1954         u_int32_t *dst32;
1955
1956         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
1957
1958         for (x = 0; x < size; ++x)
1959                 *dst++ = *src++;
1960
1961         /*
1962          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
1963          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
1964          * to mpboot.s might require changes here.
1965          */
1966
1967         /* boot code is located in KERNEL space */
1968         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
1969
1970         /* modify the lgdt arg */
1971         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
1972         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
1973
1974         /* modify the ljmp target for MPentry() */
1975         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
1976         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
1977
1978         /* modify the target for boot code segment */
1979         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
1980         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1981         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1982         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1983
1984         /* modify the target for boot data segment */
1985         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
1986         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1987         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
1988         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
1989 }
1990
1991
1992 /*
1993  * this function starts the AP (application processor) identified
1994  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
1995  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
1996  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
1997  * but it seems to work.
1998  */
1999 static int
2000 start_ap(int logical_cpu, u_int boot_addr)
2001 {
2002         int     physical_cpu;
2003         int     vector;
2004         int     cpus;
2005         u_long  icr_lo, icr_hi;
2006
2007         POSTCODE(START_AP_POST);
2008
2009         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
2010         physical_cpu = CPU_TO_ID(logical_cpu);
2011
2012         /* calculate the vector */
2013         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
2014
2015         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
2016         cpus = mp_ncpus;
2017
2018         /*
2019          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
2020          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
2021          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
2022          * ignored.
2023          */
2024
2025         /* setup the address for the target AP */
2026         icr_hi = lapic.icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
2027         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
2028         lapic.icr_hi = icr_hi;
2029
2030         /* do an INIT IPI: assert RESET */
2031         icr_lo = lapic.icr_lo & 0xfff00000;
2032         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x0000c500;
2033
2034         /* wait for pending status end */
2035         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2036                  /* spin */ ;
2037
2038         /* do an INIT IPI: deassert RESET */
2039         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
2040
2041         /* wait for pending status end */
2042         u_sleep(10000);         /* wait ~10mS */
2043         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2044                  /* spin */ ;
2045
2046         /*
2047          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
2048          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
2049          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
2050          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
2051          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
2052          * will run.
2053          */
2054
2055         /* do a STARTUP IPI */
2056         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2057         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2058                  /* spin */ ;
2059         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2060
2061         /*
2062          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
2063          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
2064          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
2065          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
2066          */
2067
2068         lapic.icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
2069         while (lapic.icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
2070                  /* spin */ ;
2071         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
2072
2073         /* wait for it to start */
2074         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
2075         while (read_apic_timer())
2076                 if (mp_ncpus > cpus)
2077                         return 1;       /* return SUCCESS */
2078
2079         return 0;               /* return FAILURE */
2080 }
2081
2082
2083 /*
2084  * Flush the TLB on all other CPU's
2085  *
2086  * XXX: Needs to handshake and wait for completion before proceding.
2087  */
2088 void
2089 smp_invltlb(void)
2090 {
2091 #if defined(APIC_IO)
2092         if (smp_started && invltlb_ok)
2093                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
2094 #endif  /* APIC_IO */
2095 }
2096
2097 void
2098 invlpg(u_int addr)
2099 {
2100         __asm   __volatile("invlpg (%0)"::"r"(addr):"memory");
2101
2102         /* send a message to the other CPUs */
2103         smp_invltlb();
2104 }
2105
2106 void
2107 invltlb(void)
2108 {
2109         u_long  temp;
2110
2111         /*
2112          * This should be implemented as load_cr3(rcr3()) when load_cr3() is
2113          * inlined.
2114          */
2115         __asm __volatile("movl %%cr3, %0; movl %0, %%cr3":"=r"(temp) :: "memory");
2116
2117         /* send a message to the other CPUs */
2118         smp_invltlb();
2119 }
2120
2121
2122 /*
2123  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
2124  *  requesting that they halt execution.
2125  *
2126  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
2127  *
2128  *  - Signals all CPUs in map to stop.
2129  *  - Waits for each to stop.
2130  *
2131  * Returns:
2132  *  -1: error
2133  *   0: NA
2134  *   1: ok
2135  *
2136  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
2137  *            from executing at same time.
2138  */
2139 int
2140 stop_cpus(u_int map)
2141 {
2142         if (!smp_started)
2143                 return 0;
2144
2145         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
2146         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2147         
2148         while ((stopped_cpus & map) != map)
2149                 /* spin */ ;
2150
2151         return 1;
2152 }
2153
2154
2155 /*
2156  * Called by a CPU to restart stopped CPUs. 
2157  *
2158  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
2159  *
2160  *  - Signals all CPUs in map to restart.
2161  *  - Waits for each to restart.
2162  *
2163  * Returns:
2164  *  -1: error
2165  *   0: NA
2166  *   1: ok
2167  */
2168 int
2169 restart_cpus(u_int map)
2170 {
2171         if (!smp_started)
2172                 return 0;
2173
2174         started_cpus = map;             /* signal other cpus to restart */
2175
2176         while ((stopped_cpus & map) != 0) /* wait for each to clear its bit */
2177                 /* spin */ ;
2178
2179         return 1;
2180 }
2181
2182 int smp_active = 0;     /* are the APs allowed to run? */
2183 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RW, &smp_active, 0, "");
2184
2185 /* XXX maybe should be hw.ncpu */
2186 static int smp_cpus = 1;        /* how many cpu's running */
2187 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_cpus, CTLFLAG_RD, &smp_cpus, 0, "");
2188
2189 int invltlb_ok = 0;     /* throttle smp_invltlb() till safe */
2190 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, invltlb_ok, CTLFLAG_RW, &invltlb_ok, 0, "");
2191
2192 /* Warning: Do not staticize.  Used from swtch.s */
2193 int do_page_zero_idle = 1; /* bzero pages for fun and profit in idleloop */
2194 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, do_page_zero_idle, CTLFLAG_RW,
2195            &do_page_zero_idle, 0, "");
2196
2197 /* Is forwarding of a interrupt to the CPU holding the ISR lock enabled ? */
2198 int forward_irq_enabled = 1;
2199 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_irq_enabled, CTLFLAG_RW,
2200            &forward_irq_enabled, 0, "");
2201
2202 /* Enable forwarding of a signal to a process running on a different CPU */
2203 static int forward_signal_enabled = 1;
2204 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_signal_enabled, CTLFLAG_RW,
2205            &forward_signal_enabled, 0, "");
2206
2207 /* Enable forwarding of roundrobin to all other cpus */
2208 static int forward_roundrobin_enabled = 1;
2209 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, forward_roundrobin_enabled, CTLFLAG_RW,
2210            &forward_roundrobin_enabled, 0, "");
2211
2212 /*
2213  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
2214  * ready to let the AP's out of the pen.
2215  */
2216 void ap_init(void);
2217
2218 void
2219 ap_init()
2220 {
2221         u_int   apic_id;
2222
2223         smp_cpus++;
2224
2225 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
2226         lidt(&r_idt);
2227 #endif
2228
2229         /* Build our map of 'other' CPUs. */
2230         other_cpus = all_cpus & ~(1 << cpuid);
2231
2232         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", cpuid);
2233
2234         /* XXX FIXME: i386 specific, and redundant: Setup the FPU. */
2235         load_cr0((rcr0() & ~CR0_EM) | CR0_MP | CR0_NE | CR0_TS);
2236
2237         /* A quick check from sanity claus */
2238         apic_id = (apic_id_to_logical[(lapic.id & 0x0f000000) >> 24]);
2239         if (cpuid != apic_id) {
2240                 printf("SMP: cpuid = %d\n", cpuid);
2241                 printf("SMP: apic_id = %d\n", apic_id);
2242                 printf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
2243                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
2244         }
2245
2246         getmtrr();
2247
2248         /* Init local apic for irq's */
2249         apic_initialize();
2250
2251         /*
2252          * Activate smp_invltlb, although strictly speaking, this isn't
2253          * quite correct yet.  We should have a bitfield for cpus willing
2254          * to accept TLB flush IPI's or something and sync them.
2255          */
2256         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
2257                 invltlb_ok = 1;
2258                 smp_started = 1; /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
2259                 smp_active = 1;  /* historic */
2260         }
2261
2262         curproc = NULL;         /* make sure */
2263 }
2264
2265 #ifdef BETTER_CLOCK
2266
2267 #define CHECKSTATE_USER 0
2268 #define CHECKSTATE_SYS  1
2269 #define CHECKSTATE_INTR 2
2270
2271 /* Do not staticize.  Used from apic_vector.s */
2272 struct proc*    checkstate_curproc[NCPU];
2273 int             checkstate_cpustate[NCPU];
2274 u_long          checkstate_pc[NCPU];
2275
2276 extern long     cp_time[CPUSTATES];
2277
2278 #define PC_TO_INDEX(pc, prof)                           \
2279         ((int)(((u_quad_t)((pc) - (prof)->pr_off) *     \
2280             (u_quad_t)((prof)->pr_scale)) >> 16) & ~1)
2281
2282 static void
2283 addupc_intr_forwarded(struct proc *p, int id, int *astmap)
2284 {
2285         int i;
2286         struct uprof *prof;
2287         u_long pc;
2288
2289         pc = checkstate_pc[id];
2290         prof = &p->p_stats->p_prof;
2291         if (pc >= prof->pr_off &&
2292             (i = PC_TO_INDEX(pc, prof)) < prof->pr_size) {
2293                 if ((p->p_flag & P_OWEUPC) == 0) {
2294                         prof->pr_addr = pc;
2295                         prof->pr_ticks = 1;
2296                         p->p_flag |= P_OWEUPC;
2297                 }
2298                 *astmap |= (1 << id);
2299         }
2300 }
2301
2302 static void
2303 forwarded_statclock(int id, int pscnt, int *astmap)
2304 {
2305         struct pstats *pstats;
2306         long rss;
2307         struct rusage *ru;
2308         struct vmspace *vm;
2309         int cpustate;
2310         struct proc *p;
2311 #ifdef GPROF
2312         register struct gmonparam *g;
2313         int i;
2314 #endif
2315
2316         p = checkstate_curproc[id];
2317         cpustate = checkstate_cpustate[id];
2318
2319         switch (cpustate) {
2320         case CHECKSTATE_USER:
2321                 if (p->p_flag & P_PROFIL)
2322                         addupc_intr_forwarded(p, id, astmap);
2323                 if (pscnt > 1)
2324                         return;
2325                 p->p_uticks++;
2326                 if (p->p_nice > NZERO)
2327                         cp_time[CP_NICE]++;
2328                 else
2329                         cp_time[CP_USER]++;
2330                 break;
2331         case CHECKSTATE_SYS:
2332 #ifdef GPROF
2333                 /*
2334                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
2335                  */
2336                 g = &_gmonparam;
2337                 if (g->state == GMON_PROF_ON) {
2338                         i = checkstate_pc[id] - g->lowpc;
2339                         if (i < g->textsize) {
2340                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
2341                                 g->kcount[i]++;
2342                         }
2343                 }
2344 #endif
2345                 if (pscnt > 1)
2346                         return;
2347
2348                 if (!p)
2349                         cp_time[CP_IDLE]++;
2350                 else {
2351                         p->p_sticks++;
2352                         cp_time[CP_SYS]++;
2353                 }
2354                 break;
2355         case CHECKSTATE_INTR:
2356         default:
2357 #ifdef GPROF
2358                 /*
2359                  * Kernel statistics are just like addupc_intr, only easier.
2360                  */
2361                 g = &_gmonparam;
2362                 if (g->state == GMON_PROF_ON) {
2363                         i = checkstate_pc[id] - g->lowpc;
2364                         if (i < g->textsize) {
2365                                 i /= HISTFRACTION * sizeof(*g->kcount);
2366                                 g->kcount[i]++;
2367                         }
2368                 }
2369 #endif
2370                 if (pscnt > 1)
2371                         return;
2372                 if (p)
2373                         p->p_iticks++;
2374                 cp_time[CP_INTR]++;
2375         }
2376         if (p != NULL) {
2377                 p->p_cpticks++;
2378                 if (++p->p_estcpu == 0)
2379                         p->p_estcpu--;
2380                 if ((p->p_estcpu & 3) == 0) {
2381                         resetpriority(p);
2382                         if (p->p_priority >= PUSER)
2383                                 p->p_priority = p->p_usrpri;
2384                 }
2385                 
2386                 /* Update resource usage integrals and maximums. */
2387                 if ((pstats = p->p_stats) != NULL &&
2388                     (ru = &pstats->p_ru) != NULL &&
2389                     (vm = p->p_vmspace) != NULL) {
2390                         ru->ru_ixrss += pgtok(vm->vm_tsize);
2391                         ru->ru_idrss += pgtok(vm->vm_dsize);
2392                         ru->ru_isrss += pgtok(vm->vm_ssize);
2393                         rss = pgtok(vmspace_resident_count(vm));
2394                         if (ru->ru_maxrss < rss)
2395                                 ru->ru_maxrss = rss;
2396                 }
2397         }
2398 }
2399
2400 void
2401 forward_statclock(int pscnt)
2402 {
2403         int map;
2404         int id;
2405         int i;
2406
2407         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2408          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2409          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2410          * the kernel in a non-interrupt context.
2411          *
2412          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2413          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2414          * (wich determines the processor states), and do the main
2415          * work ourself.
2416          */
2417
2418         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2419                 return;
2420
2421         /* Step 1: Probe state   (user, cpu, interrupt, spinlock, idle ) */
2422         
2423         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2424         checkstate_probed_cpus = 0;
2425         if (map != 0)
2426                 selected_apic_ipi(map,
2427                                   XCPUCHECKSTATE_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2428
2429         i = 0;
2430         while (checkstate_probed_cpus != map) {
2431                 /* spin */
2432                 i++;
2433                 if (i == 100000) {
2434 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2435                         printf("forward_statclock: checkstate %x\n",
2436                                checkstate_probed_cpus);
2437 #endif
2438                         break;
2439                 }
2440         }
2441
2442         /*
2443          * Step 2: walk through other processors processes, update ticks and 
2444          * profiling info.
2445          */
2446         
2447         map = 0;
2448         for (id = 0; id < mp_ncpus; id++) {
2449                 if (id == cpuid)
2450                         continue;
2451                 if (((1 << id) & checkstate_probed_cpus) == 0)
2452                         continue;
2453                 forwarded_statclock(id, pscnt, &map);
2454         }
2455         if (map != 0) {
2456                 checkstate_need_ast |= map;
2457                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2458                 i = 0;
2459                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2460                         /* spin */
2461                         i++;
2462                         if (i > 100000) { 
2463 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2464                                 printf("forward_statclock: dropped ast 0x%x\n",
2465                                        checkstate_need_ast & map);
2466 #endif
2467                                 break;
2468                         }
2469                 }
2470         }
2471 }
2472
2473 void 
2474 forward_hardclock(int pscnt)
2475 {
2476         int map;
2477         int id;
2478         struct proc *p;
2479         struct pstats *pstats;
2480         int i;
2481
2482         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2483          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2484          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2485          * the kernel in a non-interrupt context.
2486          *
2487          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2488          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2489          * (wich determines the processor states), and do the main
2490          * work ourself.
2491          */
2492
2493         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2494                 return;
2495
2496         /* Step 1: Probe state   (user, cpu, interrupt, spinlock, idle) */
2497         
2498         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2499         checkstate_probed_cpus = 0;
2500         if (map != 0)
2501                 selected_apic_ipi(map,
2502                                   XCPUCHECKSTATE_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2503         
2504         i = 0;
2505         while (checkstate_probed_cpus != map) {
2506                 /* spin */
2507                 i++;
2508                 if (i == 100000) {
2509 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2510                         printf("forward_hardclock: checkstate %x\n",
2511                                checkstate_probed_cpus);
2512 #endif
2513                         break;
2514                 }
2515         }
2516
2517         /*
2518          * Step 2: walk through other processors processes, update virtual 
2519          * timer and profiling timer. If stathz == 0, also update ticks and 
2520          * profiling info.
2521          */
2522         
2523         map = 0;
2524         for (id = 0; id < mp_ncpus; id++) {
2525                 if (id == cpuid)
2526                         continue;
2527                 if (((1 << id) & checkstate_probed_cpus) == 0)
2528                         continue;
2529                 p = checkstate_curproc[id];
2530                 if (p) {
2531                         pstats = p->p_stats;
2532                         if (checkstate_cpustate[id] == CHECKSTATE_USER &&
2533                             timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL].it_value) &&
2534                             itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_VIRTUAL], tick) == 0) {
2535                                 psignal(p, SIGVTALRM);
2536                                 map |= (1 << id);
2537                         }
2538                         if (timevalisset(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF].it_value) &&
2539                             itimerdecr(&pstats->p_timer[ITIMER_PROF], tick) == 0) {
2540                                 psignal(p, SIGPROF);
2541                                 map |= (1 << id);
2542                         }
2543                 }
2544                 if (stathz == 0) {
2545                         forwarded_statclock( id, pscnt, &map);
2546                 }
2547         }
2548         if (map != 0) {
2549                 checkstate_need_ast |= map;
2550                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2551                 i = 0;
2552                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2553                         /* spin */
2554                         i++;
2555                         if (i > 100000) { 
2556 #ifdef BETTER_CLOCK_DIAGNOSTIC
2557                                 printf("forward_hardclock: dropped ast 0x%x\n",
2558                                        checkstate_need_ast & map);
2559 #endif
2560                                 break;
2561                         }
2562                 }
2563         }
2564 }
2565
2566 #endif /* BETTER_CLOCK */
2567
2568 void 
2569 forward_signal(struct proc *p)
2570 {
2571         int map;
2572         int id;
2573         int i;
2574
2575         /* Kludge. We don't yet have separate locks for the interrupts
2576          * and the kernel. This means that we cannot let the other processors
2577          * handle complex interrupts while inhibiting them from entering
2578          * the kernel in a non-interrupt context.
2579          *
2580          * What we can do, without changing the locking mechanisms yet,
2581          * is letting the other processors handle a very simple interrupt
2582          * (wich determines the processor states), and do the main
2583          * work ourself.
2584          */
2585
2586         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2587                 return;
2588         if (!forward_signal_enabled)
2589                 return;
2590         while (1) {
2591                 if (p->p_stat != SRUN)
2592                         return;
2593                 id = (u_char) p->p_oncpu;
2594                 if (id == 0xff)
2595                         return;
2596                 map = (1<<id);
2597                 checkstate_need_ast |= map;
2598                 selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2599                 i = 0;
2600                 while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2601                         /* spin */
2602                         i++;
2603                         if (i > 100000) { 
2604 #if 0
2605                                 printf("forward_signal: dropped ast 0x%x\n",
2606                                        checkstate_need_ast & map);
2607 #endif
2608                                 break;
2609                         }
2610                 }
2611                 if (id == (u_char) p->p_oncpu)
2612                         return;
2613         }
2614 }
2615
2616 void
2617 forward_roundrobin(void)
2618 {
2619         u_int map;
2620         int i;
2621
2622         if (!smp_started || !invltlb_ok || cold || panicstr)
2623                 return;
2624         if (!forward_roundrobin_enabled)
2625                 return;
2626         resched_cpus |= other_cpus;
2627         map = other_cpus & ~stopped_cpus ;
2628 #if 1
2629         selected_apic_ipi(map, XCPUAST_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
2630 #else
2631         (void) all_but_self_ipi(XCPUAST_OFFSET);
2632 #endif
2633         i = 0;
2634         while ((checkstate_need_ast & map) != 0) {
2635                 /* spin */
2636                 i++;
2637                 if (i > 100000) {
2638 #if 0
2639                         printf("forward_roundrobin: dropped ast 0x%x\n",
2640                                checkstate_need_ast & map);
2641 #endif
2642                         break;
2643                 }
2644         }
2645 }
2646
2647
2648 #ifdef APIC_INTR_REORDER
2649 /*
2650  *      Maintain mapping from softintr vector to isr bit in local apic.
2651  */
2652 void
2653 set_lapic_isrloc(int intr, int vector)
2654 {
2655         if (intr < 0 || intr > 32)
2656                 panic("set_apic_isrloc: bad intr argument: %d",intr);
2657         if (vector < ICU_OFFSET || vector > 255)
2658                 panic("set_apic_isrloc: bad vector argument: %d",vector);
2659         apic_isrbit_location[intr].location = &lapic.isr0 + ((vector>>5)<<2);
2660         apic_isrbit_location[intr].bit = (1<<(vector & 31));
2661 }
2662 #endif