source: soft/giet_vm/giet_kernel/kernel_init.c @ 464

Last change on this file since 464 was 459, checked in by alain, 10 years ago

Removing the kernel_utils.c/kernel_utils.h file.
Introducing new functions in sys_handler.c/sys_handler.h to handle NIC related system calls.
  • Property svn:executable set to *
File size: 11.4 KB
Line 
1///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2// File     : kernel_init.c
3// Date     : 26/05/2012
4// Authors  : alain greiner & mohamed karaoui
5// Copyright (c) UPMC-LIP6
6////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
7// This kernel_init.c file is part of the GIET-VM nano-kernel.
8////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
9
10#include <giet_config.h>
11#include <hard_config.h>
12#include <utils.h>
13#include <tty0.h>
14#include <fat32.h>
15#include <xcu_driver.h>
16#include <ioc_driver.h>
17#include <ctx_handler.h>
18#include <irq_handler.h>
19#include <mapping_info.h>
20#include <mips32_registers.h>
21
22#if !defined(X_SIZE)
23# error: You must define X_SIZE in the hard_config.h file
24#endif
25
26#if !defined(Y_SIZE)
27# error: You must define Y_SIZE in the hard_config.h file
28#endif
29
30#if !defined(Y_WIDTH)
31# error: You must define Y_WIDTH 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(NB_PROCS_MAX)
39# error: You must define NB_PROCS_MAX in the hard_config.h file
40#endif
41
42#if !defined(NB_TOTAL_PROCS)
43# error: You must define NB_TOTAL_PROCS in the hard_config.h file
44#endif
45
46#if !defined(USE_XCU)
47# error: You must define USE_XCU in the hard_config.h file
48#endif
49
50#if !defined(IDLE_TASK_INDEX)
51# error: You must define IDLE_TASK_INDEX in the ctx_handler.h file
52#endif
53
54#if !defined(GIET_TICK_VALUE)
55# error: You must define GIET_TICK_VALUE in the giet_config.h file
56#endif
57
58#if !defined(GIET_NB_VSPACE_MAX)
59# error: You must define GIET_NB_VSPACE_MAX in the giet_config.h file
60#endif
61
62///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
63// FAT internal representation for kernel code
64///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
65
66__attribute__((section (".kdata"))) 
67fat32_fs_t fat __attribute__((aligned(512)));
68
69///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
70// array of pointers on the page tables (virtual addresses)
71///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
72
73__attribute__((section (".kdata"))) 
74volatile unsigned int _ptabs_vaddr[GIET_NB_VSPACE_MAX];    // virtual addresses
75
76__attribute__((section (".kdata")))       
77volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX];    // physical addresses >> 13
78
79///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
80// array of pointers on the schedulers (physical addresses)
81///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
82
83__attribute__((section (".kdata"))) 
84volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX]; 
85
86////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
87// Synchonisation barrier before jumping to user code
88////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
89
90__attribute__((section (".kdata"))) 
91volatile unsigned int kernel_init_barrier = 0;
92
93///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
94__attribute__((section (".kinit"))) void kernel_init() 
95{
96    // gpid : hardware processor index (fixed format: X_WIDTH|Y_WIDTH|P_WIDTH)
97    // p : local processor id in a cluster ( p < NB_PROCS_MAX)
98    // cpid : "continuous" processor index = (((x * Y_SIZE + y) * NB_PROCS_MAX) + p
99
100    unsigned int gpid       = _get_procid();
101    unsigned int cluster_xy = gpid >> P_WIDTH;
102    unsigned int x          = cluster_xy >> Y_WIDTH & ((1<<X_WIDTH)-1);
103    unsigned int y          = cluster_xy & ((1<<Y_WIDTH)-1);
104    unsigned int p          = gpid & ((1<<P_WIDTH)-1);
105    unsigned int cpid       = ((( x * Y_SIZE) + y) * NB_PROCS_MAX) + p;
106
107
108    // This initialisation is done sequencially by each processor
109    while( cpid != kernel_init_barrier ) asm volatile ( "nop" );
110
111    // Step 0 : Processor[0,0,0] initialises the kernel FAT
112    if ( gpid == 0 ) _fat_init( IOC_BOOT_MODE ); 
113
114    // Step 1 : each processor get its scheduler virtual address from CP0_SCHED register
115    //          and contributes to _schedulers[] array initialisation
116
117    static_scheduler_t* psched     = (static_scheduler_t*)_get_sched();
118    unsigned int        tasks      = psched->tasks;
119
120    _schedulers[x][y][p] = psched;
121
122#if GIET_DEBUG_INIT
123_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] starts kernel init\n"
124        " - scheduler vbase = %x\n"
125        " - tasks           = %d\n",
126        x, y, p, (unsigned int)psched, tasks );
127#endif
128
129    // step 2 : each processor that is allocated at least one task loops
130    //          on all allocated tasks:
131    //          - contributes to _ptabs_vaddr[] & _ptabs_ptprs[] initialisation.
132    //          - set CTX_RA slot  with the kernel _ctx_eret() virtual address.
133    //          - set CTX_EPC slot that must contain the task entry point,
134    //            and contain only at this point the virtual address of the memory
135    //            location containing this entry point.
136
137    unsigned int ltid;
138
139    for (ltid = 0; ltid < tasks; ltid++) 
140    {
141        unsigned int vsid = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_VSID_ID ); 
142        unsigned int ptab = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTAB_ID ); 
143        unsigned int ptpr = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTPR_ID ); 
144
145        // initialize PTABS arrays
146        _ptabs_vaddr[vsid] = ptab;
147        _ptabs_ptprs[vsid] = ptpr;
148
149#if GIET_DEBUG_INIT
150_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] contributes to PTABS arrays\n"
151        " - ptabs_vaddr[%d] = %x / ptpr_paddr[%d] = %l\n",
152        x, y, p, 
153        vsid, ptab, vsid, ((unsigned long long)ptpr)<<13 );
154#endif
155
156        // set the ptpr to use the task page table
157        asm volatile( "mtc2    %0,   $0   \n"
158                      : : "r" (ptpr) );
159
160        // compute ctx_ra
161        unsigned int ctx_ra = (unsigned int)(&_ctx_eret);
162        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID, ctx_ra );
163
164        // compute ctx_epc
165        unsigned int* ptr = (unsigned int*)_get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID );
166        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID, *ptr );
167
168#if GIET_DEBUG_INIT
169_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] updates context for task %d\n"
170        " - ctx_epc   = %x\n"
171        " - ctx_ra    = %x\n",
172        x, y, p, ltid,
173        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID ),
174        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID ) );
175#endif
176
177    }  // end for tasks
178
179    // step 3 : compute and set XCU masks
180
181    unsigned int isr_switch_index = 0xFFFFFFFF;
182    unsigned int hwi_mask = 0;
183    unsigned int pti_mask = 0;
184    unsigned int wti_mask = 0;
185    unsigned int irq_id;            // IN_IRQ index
186    unsigned int entry;             // interrupt vector entry
187
188    for (irq_id = 0; irq_id < 32; irq_id++) 
189    {
190        entry = psched->hwi_vector[irq_id];
191        if ( entry & 0x80000000 ) hwi_mask = hwi_mask | (1<<irq_id);
192        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
193
194        entry = psched->pti_vector[irq_id];
195        if ( entry & 0x80000000 ) pti_mask = pti_mask | (1<<irq_id);
196        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
197
198        entry = psched->wti_vector[irq_id];
199        if ( entry & 0x80000000 ) wti_mask = wti_mask | (1<<irq_id);
200        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
201    }
202
203#if GIET_DEBUG_INIT
204_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] sets XCU masks\n"
205        " - XCU HWI_MASK = %x\n"
206        " - XCU WTI_MASK = %x\n"
207        " - XCU PTI_MASK = %x\n",
208        x, y, p, hwi_mask, wti_mask, pti_mask );
209#endif
210
211    unsigned int channel = p * IRQ_PER_PROCESSOR; 
212
213    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, hwi_mask, IRQ_TYPE_HWI ); 
214    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, wti_mask, IRQ_TYPE_WTI );
215    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, pti_mask, IRQ_TYPE_PTI );
216
217    // step 4 : start TICK timer if at least one task
218    if (tasks > 0) 
219    {
220        // one ISR_TICK must be defined for each proc
221        if (isr_switch_index == 0xFFFFFFFF) 
222        {
223            _printf("\n[GIET ERROR] ISR_TICK not found for processor[%d,%d,%d]\n",
224                    x, y, p );
225            _exit();
226        }
227
228        // start system timer
229        _xcu_timer_start( cluster_xy, isr_switch_index, GIET_TICK_VALUE ); 
230
231    }
232
233#if GIET_DEBUG_INIT
234_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] starts TICK timer\n",
235        x, y, p );
236#endif
237
238    // step 5 : each processor updates the idle_task context:
239    //          (CTX_SP, CTX_RA, CTX_EPC).
240    //          The 4 Kbytes idle stack is implemented in the scheduler.
241    //          The PTPR register, the CTX_PTPR and CTX_PTAB slots
242    //          have been initialised in boot code.
243
244    unsigned int pstack = ((unsigned int)psched) + 0x2000;
245
246    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_SP_ID,  pstack);
247    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_RA_ID,  (unsigned int) &_ctx_eret);
248    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_EPC_ID, (unsigned int) &_idle_task);
249
250#if GIET_DEBUG_INIT
251_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] initializes IDLE task\n"
252        " - stack_base = %x\n"
253        " - stack_size = 0x1000\n",
254        x, y, p, pstack - 0x1000 );
255#endif
256
257    // step 6 : when all processors reach the synchronisation barrier,
258    //          each processor set registers SP, SR, PTPR, EPC,
259    //          with the values corresponding to the first allocated task,
260    //          or to the idle_task if there is no task allocated,
261    //          and jump to user code
262
263    if (tasks == 0) 
264    {
265        ltid = IDLE_TASK_INDEX;
266
267        _printf("\n[GIET WARNING] No task allocated to processor[%d,%d,%d]\n",
268                x, y, p );
269    }
270    else
271    {
272        ltid = 0;
273    }
274
275    unsigned int sp_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SP_ID);
276    unsigned int sr_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SR_ID);
277    unsigned int ptpr_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_PTPR_ID);
278    unsigned int epc_value  = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID);
279
280#if GIET_DEBUG_INIT
281_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] reach barrier at cycle %d\n",
282        x, y, p, _get_proctime() );
283#endif
284
285    // increment barrier counter
286    kernel_init_barrier++;
287
288    // busy waiting until all processors synchronized
289    while ( kernel_init_barrier != NB_TOTAL_PROCS );
290
291#if GIET_DEBUG_INIT
292_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] initializes registers at cycle %d\n"
293        " - sp   = %x\n"
294        " - sr   = %x\n"
295        " - ptpr = %x\n"
296        " - epc  = %x\n",
297        x, y, p, _get_proctime(),
298        sp_value, sr_value, ptpr_value, epc_value );
299#endif
300
301    // set registers and jump to user code
302    asm volatile ( "move  $29,  %0                  \n"   /* SP <= ctx[CTX_SP_ID] */
303                   "mtc0  %1,   $12                 \n"   /* SR <= ctx[CTX_SR_ID] */
304                   "mtc2  %2,   $0                  \n"   /* PTPR <= ctx[CTX_PTPR] */
305                   "mtc0  %3,   $14                 \n"   /* EPC <= ctx[CTX_EPC]  */
306                   "eret                            \n"   /* jump to user code  */
307                   "nop                             \n"
308                   : 
309                   : "r"(sp_value), "r"(sr_value), "r"(ptpr_value), "r"(epc_value)
310                   : "$29", "memory" );
311
312} // end kernel_init()
313
314
315// Local Variables:
316// tab-width: 4
317// c-basic-offset: 4
318// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
319// indent-tabs-mode: nil
320// End:
321// vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
322
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.