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