[258] | 1 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 2 | // File : kernel_init.c |
---|
| 3 | // Date : 26/05/2012 |
---|
| 4 | // Authors : alain greiner & mohamed karaoui |
---|
| 5 | // Copyright (c) UPMC-LIP6 |
---|
| 6 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[440] | 7 | // This kernel_init.c file is part of the GIET-VM nano-kernel. |
---|
[258] | 8 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 9 | |
---|
| 10 | #include <giet_config.h> |
---|
[440] | 11 | #include <hard_config.h> |
---|
[258] | 12 | #include <utils.h> |
---|
[528] | 13 | #include <vmem.h> |
---|
[459] | 14 | #include <tty0.h> |
---|
[467] | 15 | #include <kernel_malloc.h> |
---|
[494] | 16 | #include <kernel_locks.h> |
---|
| 17 | #include <kernel_barriers.h> |
---|
[258] | 18 | #include <fat32.h> |
---|
| 19 | #include <xcu_driver.h> |
---|
[459] | 20 | #include <ioc_driver.h> |
---|
[478] | 21 | #include <mmc_driver.h> |
---|
[258] | 22 | #include <ctx_handler.h> |
---|
| 23 | #include <irq_handler.h> |
---|
| 24 | #include <mapping_info.h> |
---|
| 25 | #include <mips32_registers.h> |
---|
| 26 | |
---|
[322] | 27 | #if !defined(X_SIZE) |
---|
| 28 | # error: You must define X_SIZE in the hard_config.h file |
---|
| 29 | #endif |
---|
| 30 | |
---|
| 31 | #if !defined(Y_SIZE) |
---|
| 32 | # error: You must define Y_SIZE in the hard_config.h file |
---|
| 33 | #endif |
---|
| 34 | |
---|
| 35 | #if !defined(Y_WIDTH) |
---|
| 36 | # error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file |
---|
| 37 | #endif |
---|
| 38 | |
---|
| 39 | #if !defined(Y_WIDTH) |
---|
| 40 | # error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file |
---|
| 41 | #endif |
---|
| 42 | |
---|
| 43 | #if !defined(NB_PROCS_MAX) |
---|
| 44 | # error: You must define NB_PROCS_MAX in the hard_config.h file |
---|
| 45 | #endif |
---|
| 46 | |
---|
| 47 | #if !defined(NB_TOTAL_PROCS) |
---|
| 48 | # error: You must define NB_TOTAL_PROCS in the hard_config.h file |
---|
| 49 | #endif |
---|
| 50 | |
---|
| 51 | #if !defined(USE_XCU) |
---|
| 52 | # error: You must define USE_XCU in the hard_config.h file |
---|
| 53 | #endif |
---|
| 54 | |
---|
[528] | 55 | #if !defined(USE_PIC) |
---|
| 56 | # error: You must define USE_PIC in the hard_config.h file |
---|
| 57 | #endif |
---|
| 58 | |
---|
[322] | 59 | #if !defined(IDLE_TASK_INDEX) |
---|
[391] | 60 | # error: You must define IDLE_TASK_INDEX in the ctx_handler.h file |
---|
[322] | 61 | #endif |
---|
| 62 | |
---|
| 63 | #if !defined(GIET_TICK_VALUE) |
---|
| 64 | # error: You must define GIET_TICK_VALUE in the giet_config.h file |
---|
| 65 | #endif |
---|
| 66 | |
---|
| 67 | #if !defined(GIET_NB_VSPACE_MAX) |
---|
| 68 | # error: You must define GIET_NB_VSPACE_MAX in the giet_config.h file |
---|
| 69 | #endif |
---|
| 70 | |
---|
[467] | 71 | #if !defined(NB_TTY_CHANNELS) |
---|
| 72 | # error: You must define NB_TTY_CHANNELS in the hard_config.h file |
---|
| 73 | #endif |
---|
| 74 | |
---|
| 75 | #if (NB_TTY_CHANNELS < 1) |
---|
| 76 | # error: NB_TTY_CHANNELS cannot be smaller than 1 |
---|
| 77 | #endif |
---|
| 78 | |
---|
[528] | 79 | #if !defined(GIET_ISR_TYPE_MAX) |
---|
| 80 | # error: You must define GIET_ISR_TYPE_MAX in the giet_config.h file |
---|
| 81 | #endif |
---|
[467] | 82 | |
---|
[528] | 83 | #if !defined(GIET_ISR_CHANNEL_MAX) |
---|
| 84 | # error: You must define GIET_ISR_CHANNEL_MAX in the giet_config.h file |
---|
| 85 | #endif |
---|
[467] | 86 | |
---|
| 87 | |
---|
[528] | 88 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 89 | // Global variables |
---|
| 90 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 91 | |
---|
[410] | 92 | // FAT internal representation for kernel code |
---|
[494] | 93 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
[528] | 94 | fat32_fs_t _fat __attribute__((aligned(512))); |
---|
[410] | 95 | |
---|
[494] | 96 | // array of page tables virtual addresses |
---|
| 97 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
[528] | 98 | volatile unsigned int _ptabs_vaddr[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; |
---|
[258] | 99 | |
---|
[494] | 100 | // array of page tables PTPR values (physical addresses >> 13) |
---|
| 101 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
[528] | 102 | volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; |
---|
[258] | 103 | |
---|
[494] | 104 | // Array of pointers on the schedulers |
---|
| 105 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
[528] | 106 | volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX]; |
---|
[258] | 107 | |
---|
[494] | 108 | // Synchonisation before entering parallel execution |
---|
| 109 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
| 110 | volatile unsigned int _kernel_init_done = 0; |
---|
[258] | 111 | |
---|
[494] | 112 | // Kernel uses sqt_lock to protect TTY0 |
---|
| 113 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
| 114 | unsigned int _tty0_boot_mode = 0; |
---|
[294] | 115 | |
---|
[528] | 116 | // synchronisation barrier for parallel init by all processors |
---|
[494] | 117 | __attribute__((section(".kdata"))) |
---|
| 118 | sqt_barrier_t _all_procs_barrier __attribute__((aligned(64))); |
---|
[467] | 119 | |
---|
[528] | 120 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 121 | // Extern variables |
---|
| 122 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[467] | 123 | |
---|
[494] | 124 | // this variable is defined in tty0.c file |
---|
| 125 | extern sqt_lock_t _tty0_sqt_lock; |
---|
[467] | 126 | |
---|
[528] | 127 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
| 128 | // This kernel_init() function completes the kernel initialisation in 6 steps: |
---|
| 129 | // Step 0 is done by processor[0,0,0]. Steps 1 to 4 are executed in parallel |
---|
| 130 | // by all processors. |
---|
| 131 | // - step 0 : P[0,0,0] Initialise various global variables. |
---|
[494] | 132 | // - step 1 : Each processor initialises scheduler pointers array. |
---|
| 133 | // - step 2 : Each processor initialises PTAB pointers arrays. |
---|
[528] | 134 | // - step 3 : Each processor initialise idle task and starts TICK timer. |
---|
| 135 | // - step 4 : Each processor set sp, sr, ptpr, epc registers values. |
---|
| 136 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[310] | 137 | __attribute__((section (".kinit"))) void kernel_init() |
---|
[258] | 138 | { |
---|
[494] | 139 | // gpid : hardware processor index (fixed format: X_WIDTH|Y_WIDTH|P_WIDTH) |
---|
[528] | 140 | // x,y,p : proc coordinates ( x < X_SIZE / y < Y_SIZE / p < NB_PROCS_MAX ) |
---|
[428] | 141 | |
---|
| 142 | unsigned int gpid = _get_procid(); |
---|
| 143 | unsigned int cluster_xy = gpid >> P_WIDTH; |
---|
| 144 | unsigned int x = cluster_xy >> Y_WIDTH & ((1<<X_WIDTH)-1); |
---|
[294] | 145 | unsigned int y = cluster_xy & ((1<<Y_WIDTH)-1); |
---|
[440] | 146 | unsigned int p = gpid & ((1<<P_WIDTH)-1); |
---|
[258] | 147 | |
---|
[494] | 148 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[528] | 149 | // Step 0 : P[0,0,0] initialises various global vaiables |
---|
| 150 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[428] | 151 | |
---|
[467] | 152 | if ( gpid == 0 ) |
---|
| 153 | { |
---|
[528] | 154 | // distributed kernel heap initialisation |
---|
[467] | 155 | _heap_init(); |
---|
| 156 | |
---|
| 157 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[528] | 158 | _nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes kernel HEAP init\n", |
---|
| 159 | x, y, p ); |
---|
[467] | 160 | #endif |
---|
[494] | 161 | // distributed lock for TTY0 |
---|
| 162 | _sqt_lock_init( &_tty0_sqt_lock ); |
---|
[459] | 163 | |
---|
[467] | 164 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[494] | 165 | _nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes TTY0 lock init\n", |
---|
| 166 | x , y , p ); |
---|
[467] | 167 | #endif |
---|
[494] | 168 | // distributed kernel barrier between all processors |
---|
| 169 | _sqt_barrier_init( &_all_procs_barrier ); |
---|
[467] | 170 | |
---|
| 171 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[494] | 172 | _nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes barrier init\n", |
---|
| 173 | x , y , p ); |
---|
[467] | 174 | #endif |
---|
| 175 | |
---|
[528] | 176 | #if USE_PIC |
---|
| 177 | |
---|
| 178 | // _ext_irq_index[isr][channel] initialisation |
---|
| 179 | _ext_irq_init(); |
---|
| 180 | |
---|
| 181 | // routing HBA IRQ to proc[0,0,0] EXT_IRQ_ONE |
---|
| 182 | unsigned int unused = 0; |
---|
| 183 | if ( USE_IOC_HBA ) _ext_irq_alloc( ISR_HBA , 0 , &unused ); |
---|
| 184 | |
---|
| 185 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
| 186 | _nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes ext_irq init\n", |
---|
| 187 | x , y , p ); |
---|
| 188 | #endif |
---|
| 189 | |
---|
| 190 | #endif // USE_PIC |
---|
| 191 | |
---|
[494] | 192 | // release other processors |
---|
| 193 | _kernel_init_done = 1; |
---|
[467] | 194 | } |
---|
[494] | 195 | else |
---|
| 196 | { |
---|
| 197 | while( _kernel_init_done == 0 ) asm volatile ( "nop" ); |
---|
| 198 | } |
---|
[467] | 199 | |
---|
[528] | 200 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 201 | // Step 1 : each processor get its scheduler vaddr from CP0_SCHED, |
---|
| 202 | // contributes to _schedulers[] array initialisation, |
---|
| 203 | // and wait completion of array initialisation. |
---|
[528] | 204 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[258] | 205 | |
---|
| 206 | static_scheduler_t* psched = (static_scheduler_t*)_get_sched(); |
---|
| 207 | unsigned int tasks = psched->tasks; |
---|
| 208 | |
---|
[440] | 209 | _schedulers[x][y][p] = psched; |
---|
[258] | 210 | |
---|
| 211 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[494] | 212 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] initialises SCHED array\n" |
---|
| 213 | " - scheduler vbase = %x\n" |
---|
| 214 | " - tasks = %d\n", |
---|
| 215 | x, y, p, (unsigned int)psched, tasks ); |
---|
[258] | 216 | #endif |
---|
| 217 | |
---|
[528] | 218 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 219 | _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier ); |
---|
[528] | 220 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 221 | |
---|
| 222 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[294] | 223 | // step 2 : each processor that is allocated at least one task loops |
---|
[528] | 224 | // on its allocated tasks: |
---|
| 225 | // - contributes to _ptabs_vaddr[][][] & _ptabs_ptprs[][][] |
---|
| 226 | // initialisation, from values stored in the tasks contexts. |
---|
[294] | 227 | // - set CTX_RA slot with the kernel _ctx_eret() virtual address. |
---|
| 228 | // - set CTX_EPC slot that must contain the task entry point, |
---|
[528] | 229 | // and contain only at this point the virtual address of the |
---|
| 230 | // memory slot containing this entry point. |
---|
| 231 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[258] | 232 | |
---|
| 233 | unsigned int ltid; |
---|
| 234 | |
---|
| 235 | for (ltid = 0; ltid < tasks; ltid++) |
---|
| 236 | { |
---|
[440] | 237 | unsigned int vsid = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_VSID_ID ); |
---|
| 238 | unsigned int ptab = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTAB_ID ); |
---|
| 239 | unsigned int ptpr = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTPR_ID ); |
---|
[258] | 240 | |
---|
[294] | 241 | // initialize PTABS arrays |
---|
[528] | 242 | _ptabs_vaddr[vsid][x][y] = ptab; |
---|
| 243 | _ptabs_ptprs[vsid][x][y] = ptpr; |
---|
[258] | 244 | |
---|
[528] | 245 | // set the ptpr to use the local page table |
---|
| 246 | asm volatile( "mtc2 %0, $0" |
---|
[294] | 247 | : : "r" (ptpr) ); |
---|
| 248 | |
---|
| 249 | // compute ctx_ra |
---|
[258] | 250 | unsigned int ctx_ra = (unsigned int)(&_ctx_eret); |
---|
[440] | 251 | _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID, ctx_ra ); |
---|
[258] | 252 | |
---|
[294] | 253 | // compute ctx_epc |
---|
[528] | 254 | unsigned int* ptr = (unsigned int*)_get_task_slot(x,y,p,ltid,CTX_EPC_ID); |
---|
| 255 | _set_task_slot(x,y,p,ltid,CTX_EPC_ID,*ptr); |
---|
[258] | 256 | |
---|
| 257 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[528] | 258 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] initialises PTABS arrays" |
---|
| 259 | " and context for task %d \n" |
---|
| 260 | " - ptabs_vaddr[%d][%d][%d] = %x\n" |
---|
| 261 | " - ptabs_paddr[%d][%d][%d] = %l\n" |
---|
| 262 | " - ctx_epc = %x\n" |
---|
| 263 | " - ctx_ra = %x\n", |
---|
| 264 | x , y , p , ltid , |
---|
| 265 | vsid , x , y , ptab , |
---|
| 266 | vsid , x , y , ((unsigned long long)ptpr)<<13 , |
---|
[494] | 267 | _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID ), |
---|
| 268 | _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID ) ); |
---|
[258] | 269 | #endif |
---|
| 270 | |
---|
[294] | 271 | } // end for tasks |
---|
[258] | 272 | |
---|
[528] | 273 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 274 | _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier ); |
---|
[528] | 275 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[258] | 276 | |
---|
[494] | 277 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[528] | 278 | // step 3 : - Each processor complete idle task context initialisation, |
---|
| 279 | // (only the CTX_SP, CTX_RA, CTX_EPC slot, because the CTX_PTPR |
---|
| 280 | // and CTX_PTAB slots have been initialised in boot code) |
---|
| 281 | // The 4 Kbytes idle stack is implemented in the scheduler itself. |
---|
| 282 | // - Each processor starts TICK timer, as soon as at least one task |
---|
| 283 | // is allocated. |
---|
| 284 | // - P[0,0,0] initialises FAT (not done before, because it must |
---|
| 285 | // be done after the _ptabs_vaddr[v][x][y] array initialisation, |
---|
| 286 | // for V2P translation in _fat_ioc_access() function). |
---|
| 287 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 288 | |
---|
[528] | 289 | unsigned int sp = ((unsigned int)psched) + 0x2000; |
---|
| 290 | unsigned int ra = (unsigned int)(&_ctx_eret); |
---|
| 291 | unsigned int epc = (unsigned int)(&_idle_task); |
---|
[258] | 292 | |
---|
[528] | 293 | _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_SP_ID , sp ); |
---|
| 294 | _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_RA_ID , ra ); |
---|
| 295 | _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_EPC_ID , epc ); |
---|
[258] | 296 | |
---|
[528] | 297 | if (tasks > 0) _xcu_timer_start( cluster_xy, p, GIET_TICK_VALUE ); |
---|
[294] | 298 | |
---|
[258] | 299 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[528] | 300 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] initializes idle_task and starts TICK\n", |
---|
| 301 | x, y, p ); |
---|
[258] | 302 | #endif |
---|
| 303 | |
---|
[528] | 304 | if ( gpid == 0 ) |
---|
[258] | 305 | { |
---|
[528] | 306 | _fat_init( 0 ); // no IRQ |
---|
[258] | 307 | |
---|
| 308 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[528] | 309 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes kernel FAT init\n", |
---|
[494] | 310 | x, y, p ); |
---|
[258] | 311 | #endif |
---|
| 312 | |
---|
[528] | 313 | } |
---|
[258] | 314 | |
---|
[528] | 315 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 316 | _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier ); |
---|
[528] | 317 | ///////////////////////////////////////// |
---|
[258] | 318 | |
---|
[494] | 319 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[528] | 320 | // step 4 : Each processor compute values for registers SP, SR, PTPR, EPC, |
---|
[494] | 321 | // corresponding to the first allocated task (can be idle task) |
---|
[528] | 322 | // and jumps to user code. |
---|
| 323 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
[494] | 324 | |
---|
[528] | 325 | if (tasks == 0) _printf("\n[GIET WARNING] No task allocated to P[%d,%d,%d]\n", |
---|
| 326 | x, y, p ); |
---|
[258] | 327 | |
---|
[528] | 328 | if (tasks == 0) ltid = IDLE_TASK_INDEX; |
---|
| 329 | else ltid = 0; |
---|
| 330 | |
---|
[440] | 331 | unsigned int sp_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SP_ID); |
---|
| 332 | unsigned int sr_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SR_ID); |
---|
| 333 | unsigned int ptpr_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_PTPR_ID); |
---|
| 334 | unsigned int epc_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID); |
---|
[258] | 335 | |
---|
[391] | 336 | #if GIET_DEBUG_INIT |
---|
[494] | 337 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] jumps to user code at cycle %d\n" |
---|
[528] | 338 | " ltid = %d / sp = %x / sr = %x / ptpr = %x / epc = %x\n", |
---|
| 339 | x , y , p , _get_proctime() , |
---|
| 340 | ltid , sp_value , sr_value , ptpr_value , epc_value ); |
---|
[391] | 341 | #endif |
---|
| 342 | |
---|
[294] | 343 | // set registers and jump to user code |
---|
| 344 | asm volatile ( "move $29, %0 \n" /* SP <= ctx[CTX_SP_ID] */ |
---|
| 345 | "mtc0 %1, $12 \n" /* SR <= ctx[CTX_SR_ID] */ |
---|
| 346 | "mtc2 %2, $0 \n" /* PTPR <= ctx[CTX_PTPR] */ |
---|
| 347 | "mtc0 %3, $14 \n" /* EPC <= ctx[CTX_EPC] */ |
---|
| 348 | "eret \n" /* jump to user code */ |
---|
| 349 | "nop \n" |
---|
| 350 | : |
---|
| 351 | : "r"(sp_value), "r"(sr_value), "r"(ptpr_value), "r"(epc_value) |
---|
[345] | 352 | : "$29", "memory" ); |
---|
[294] | 353 | |
---|
[310] | 354 | } // end kernel_init() |
---|
[258] | 355 | |
---|
| 356 | |
---|
| 357 | // Local Variables: |
---|
| 358 | // tab-width: 4 |
---|
| 359 | // c-basic-offset: 4 |
---|
| 360 | // c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)) |
---|
| 361 | // indent-tabs-mode: nil |
---|
| 362 | // End: |
---|
| 363 | // vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4 |
---|
| 364 | |
---|