sys/amd64/amd64/machdep.c

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