source: soft/giet_vm/giet_kernel/kernel_init.c @ 557

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Move the peripheral initialisation from the boot.c to the kernel_init.c
  • Property svn:executable set to *
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Line 
1///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2// File     : kernel_init.c
3// Date     : 26/05/2012
4// Authors  : alain greiner & mohamed karaoui
5// Copyright (c) UPMC-LIP6
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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 <vmem.h>
14#include <tty0.h>
15#include <kernel_malloc.h>
16#include <kernel_locks.h>
17#include <kernel_barriers.h>
18#include <fat32.h>
19#include <xcu_driver.h>
20#include <nic_driver.h>
21#include <hba_driver.h>
22#include <mmc_driver.h>
23#include <ctx_handler.h>
24#include <irq_handler.h>
25#include <mapping_info.h>
26#include <mips32_registers.h>
27
28#if !defined(X_SIZE)
29# error: You must define X_SIZE in the hard_config.h file
30#endif
31
32#if !defined(Y_SIZE)
33# error: You must define Y_SIZE in the hard_config.h file
34#endif
35
36#if !defined(Y_WIDTH)
37# error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
38#endif
39
40#if !defined(Y_WIDTH)
41# error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
42#endif
43
44#if !defined(NB_PROCS_MAX)
45# error: You must define NB_PROCS_MAX in the hard_config.h file
46#endif
47
48#if !defined(NB_TOTAL_PROCS)
49# error: You must define NB_TOTAL_PROCS in the hard_config.h file
50#endif
51
52#if !defined(USE_XCU)
53# error: You must define USE_XCU in the hard_config.h file
54#endif
55
56#if !defined(USE_PIC)
57# error: You must define USE_PIC in the hard_config.h file
58#endif
59
60#if !defined(IDLE_TASK_INDEX)
61# error: You must define IDLE_TASK_INDEX in the ctx_handler.h file
62#endif
63
64#if !defined(GIET_TICK_VALUE)
65# error: You must define GIET_TICK_VALUE in the giet_config.h file
66#endif
67
68#if !defined(GIET_NB_VSPACE_MAX)
69# error: You must define GIET_NB_VSPACE_MAX in the giet_config.h file
70#endif
71
72#if !defined(NB_TTY_CHANNELS)
73# error: You must define NB_TTY_CHANNELS in the hard_config.h file
74#endif
75
76#if (NB_TTY_CHANNELS < 1)
77# error: NB_TTY_CHANNELS cannot be smaller than 1
78#endif
79
80#if !defined(GIET_ISR_TYPE_MAX)
81# error: You must define GIET_ISR_TYPE_MAX in the giet_config.h file
82#endif
83
84#if !defined(GIET_ISR_CHANNEL_MAX)
85# error: You must define GIET_ISR_CHANNEL_MAX in the giet_config.h file
86#endif
87
88
89////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
90//       Global variables
91////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
92
93// FAT internal representation for kernel code
94__attribute__((section(".kdata")))
95fat32_fs_t     _fat      __attribute__((aligned(512)));
96
97// array of page tables virtual addresses
98__attribute__((section(".kdata")))
99volatile unsigned int _ptabs_vaddr[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; 
100
101// array of page tables PTPR values (physical addresses >> 13)
102__attribute__((section(".kdata")))
103volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; 
104
105// Array of pointers on the schedulers
106__attribute__((section(".kdata")))
107volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX]; 
108
109// Synchonisation before entering parallel execution
110__attribute__((section(".kdata")))
111volatile unsigned int _kernel_init_done = 0;
112
113// Kernel uses sqt_lock to protect TTY0       
114__attribute__((section(".kdata")))
115unsigned int   _tty0_boot_mode = 0;
116
117// synchronisation barrier for parallel init by all processors     
118__attribute__((section(".kdata")))
119sqt_barrier_t  _all_procs_barrier  __attribute__((aligned(64)));
120
121////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
122//      Extern variables
123////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
124
125// this variable is defined in tty0.c file
126extern sqt_lock_t _tty0_sqt_lock;
127
128////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
129// This kernel_init() function completes the kernel initialisation in 6 steps:
130// Step 0 is done by processor[0,0,0]. Steps 1 to 4 are executed in parallel
131// by all processors.
132// - step 0 : P[0,0,0] Initialise various global variables.
133// - step 1 : Each processor initialises scheduler pointers array.
134// - step 2 : Each processor initialises PTAB pointers arrays.
135// - step 3 : Each processor initialise idle task and starts TICK timer.
136// - step 4 : Each processor set sp, sr, ptpr, epc registers values.
137////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
138__attribute__((section (".kinit"))) void kernel_init() 
139{
140    // gpid  : hardware processor index (fixed format: X_WIDTH|Y_WIDTH|P_WIDTH)
141    // x,y,p : proc coordinates ( x < X_SIZE / y < Y_SIZE / p < NB_PROCS_MAX )
142
143    unsigned int gpid       = _get_procid();
144    unsigned int cluster_xy = gpid >> P_WIDTH;
145    unsigned int x          = cluster_xy >> Y_WIDTH & ((1<<X_WIDTH)-1);
146    unsigned int y          = cluster_xy & ((1<<Y_WIDTH)-1);
147    unsigned int p          = gpid & ((1<<P_WIDTH)-1);
148    unsigned int unused;
149   
150    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
151    // Step 0 : P[0,0,0] initialises global variables and peripherals
152   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
153
154    if ( gpid == 0 )
155    {
156        //////  distributed kernel heap initialisation
157        _heap_init();
158       
159#if GIET_DEBUG_INIT
160_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes kernel heap init\n", x, y, p );
161#endif
162        //////  distributed lock for TTY0
163        _sqt_lock_init( &_tty0_sqt_lock );
164
165#if GIET_DEBUG_INIT
166_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes TTY0 lock init\n", x , y , p );
167#endif
168        //////  distributed kernel barrier between all processors
169        _sqt_barrier_init( &_all_procs_barrier );
170
171#if GIET_DEBUG_INIT
172_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes barrier init\n", x , y , p );
173#endif
174
175        ////// _ext_irq_index[isr][channel] initialisation
176        if ( USE_PIC ) _ext_irq_init();
177
178#if GIET_DEBUG_INIT
179_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes ext_irq init\n", x , y , p );
180#endif
181
182        //////  NIC peripheral initialization
183        if ( USE_NIC ) _nic_global_init( 1,      // broadcast accepted
184                                         1,      // bypass activated
185                                         0,      // tdm non activated
186                                         0 );    // tdm period
187#if GIET_DEBUG_INIT
188_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes NIC init\n", x , y , p );
189#endif
190
191        //////  HBA peripheral initialisation
192        if ( USE_IOC_HBA )
193        {
194            _hba_init();
195
196            // routing HBA IRQ to proc[0,0,0]
197            _ext_irq_alloc( ISR_HBA , 0 , &unused );
198        }
199
200#if GIET_DEBUG_INIT
201_nolock_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes HBA init\n", x , y , p );
202#endif
203
204        //////  release other processors
205        _kernel_init_done = 1;
206    }
207    else 
208    {
209        while( _kernel_init_done == 0 )  asm volatile ( "nop" );
210    }
211
212    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
213    // Step 1 : each processor get its scheduler vaddr from CP0_SCHED,
214    //          contributes to _schedulers[] array initialisation,
215    //          and wait completion of array initialisation.
216    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
217
218    static_scheduler_t* psched     = (static_scheduler_t*)_get_sched();
219    unsigned int        tasks      = psched->tasks;
220
221    _schedulers[x][y][p] = psched;
222
223#if GIET_DEBUG_INIT
224_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] initialises SCHED array\n"
225        " - scheduler vbase = %x\n"
226        " - tasks           = %d\n",
227        x, y, p, (unsigned int)psched, tasks );
228#endif
229
230    /////////////////////////////////////////
231    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
232    /////////////////////////////////////////
233
234    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
235    // step 2 : each processor that is allocated at least one task loops
236    //          on its allocated tasks:
237    //          - contributes to _ptabs_vaddr[][][] & _ptabs_ptprs[][][]
238    //            initialisation, from values stored in the tasks contexts.
239    //          - set CTX_RA slot  with the kernel _ctx_eret() virtual address.
240    //          - set CTX_EPC slot that must contain the task entry point,
241    //            and contain only at this point the virtual address of the
242    //            memory slot containing this entry point.
243    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
244
245    unsigned int ltid;
246
247    for (ltid = 0; ltid < tasks; ltid++) 
248    {
249        unsigned int vsid = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_VSID_ID ); 
250        unsigned int ptab = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTAB_ID ); 
251        unsigned int ptpr = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTPR_ID ); 
252
253        // initialize PTABS arrays
254        _ptabs_vaddr[vsid][x][y] = ptab;
255        _ptabs_ptprs[vsid][x][y] = ptpr;
256
257        // set the ptpr to use the local page table
258        asm volatile( "mtc2    %0,   $0"
259                      : : "r" (ptpr) );
260
261        // compute ctx_ra
262        unsigned int ctx_ra = (unsigned int)(&_ctx_eret);
263        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID, ctx_ra );
264
265        // compute ctx_epc
266        unsigned int* ptr = (unsigned int*)_get_task_slot(x,y,p,ltid,CTX_EPC_ID);
267        _set_task_slot(x,y,p,ltid,CTX_EPC_ID,*ptr);
268
269#if GIET_DEBUG_INIT
270_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] initialises PTABS arrays"
271        " and context for task %d \n"
272        " - ptabs_vaddr[%d][%d][%d] = %x\n"
273        " - ptabs_paddr[%d][%d][%d] = %l\n"
274        " - ctx_epc              = %x\n"
275        " - ctx_ra               = %x\n",
276        x , y , p , ltid , 
277        vsid , x , y , ptab ,
278        vsid , x , y , ((unsigned long long)ptpr)<<13 ,
279        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID ),
280        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID ) );
281#endif
282
283    }  // end for tasks
284
285    /////////////////////////////////////////
286    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
287    /////////////////////////////////////////
288
289    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
290    // step 3 : - Each processor complete idle task context initialisation,
291    //            (only the CTX_SP, CTX_RA, CTX_EPC slot, because the CTX_PTPR
292    //            and CTX_PTAB slots have been initialised in boot code)
293    //            The 4 Kbytes idle stack is implemented in the scheduler itself.
294    //          - Each processor starts TICK timer, as soon as at least one task
295    //            is allocated.
296    //          - P[0,0,0] initialises FAT (not done before, because it must
297    //            be done after the _ptabs_vaddr[v][x][y] array initialisation,
298    //            for V2P translation in _fat_ioc_access() function).
299    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
300
301    unsigned int sp  = ((unsigned int)psched) + 0x2000;
302    unsigned int ra  = (unsigned int)(&_ctx_eret);
303    unsigned int epc = (unsigned int)(&_idle_task);
304
305    _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_SP_ID  , sp  );
306    _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_RA_ID  , ra  );
307    _set_task_slot( x , y , p , IDLE_TASK_INDEX , CTX_EPC_ID , epc );
308
309    if (tasks > 0) _xcu_timer_start( cluster_xy, p, GIET_TICK_VALUE ); 
310
311#if GIET_DEBUG_INIT
312_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] initializes idle_task and starts TICK\n", 
313        x, y, p );
314#endif
315
316    if ( gpid == 0 )
317    {
318         _fat_init( 0 );   // no IRQ
319
320#if GIET_DEBUG_INIT
321_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] completes kernel FAT init\n",
322        x, y, p );
323#endif
324
325    }
326
327    /////////////////////////////////////////
328    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
329    /////////////////////////////////////////
330
331    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
332    // step 4 : Each processor compute values for registers SP, SR, PTPR, EPC,
333    //          corresponding to the first allocated task (can be idle task)
334    //          and jumps to user code.
335    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
336
337    if (tasks == 0) _printf("\n[GIET WARNING] No task allocated to P[%d,%d,%d]\n",
338                            x, y, p );
339
340    if (tasks == 0) ltid = IDLE_TASK_INDEX;
341    else            ltid = 0;
342
343    unsigned int sp_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SP_ID);
344    unsigned int sr_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SR_ID);
345    unsigned int ptpr_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_PTPR_ID);
346    unsigned int epc_value  = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID);
347
348#if GIET_DEBUG_INIT
349_printf("\n[DEBUG KINIT] P[%d,%d,%d] jumps to user code at cycle %d\n"
350        " ltid = %d / sp = %x / sr = %x / ptpr = %x / epc = %x\n",
351        x , y , p , _get_proctime() ,
352        ltid , sp_value , sr_value , ptpr_value , epc_value );
353#endif
354
355    // set registers and jump to user code
356    asm volatile ( "move  $29,  %0                  \n"   /* SP <= ctx[CTX_SP_ID] */
357                   "mtc0  %1,   $12                 \n"   /* SR <= ctx[CTX_SR_ID] */
358                   "mtc2  %2,   $0                  \n"   /* PTPR <= ctx[CTX_PTPR] */
359                   "mtc0  %3,   $14                 \n"   /* EPC <= ctx[CTX_EPC]  */
360                   "eret                            \n"   /* jump to user code  */
361                   "nop                             \n"
362                   : 
363                   : "r"(sp_value), "r"(sr_value), "r"(ptpr_value), "r"(epc_value)
364                   : "$29", "memory" );
365
366} // end kernel_init()
367
368
369// Local Variables:
370// tab-width: 4
371// c-basic-offset: 4
372// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
373// indent-tabs-mode: nil
374// End:
375// vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
376
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.