source: soft/giet_vm/giet_kernel/kernel_init.c @ 445

Last change on this file since 445 was 440, checked in by alain, 11 years ago

Introducing dynamic allocation of peripheral channels (NIC, TTY, CMA, TIM)
Intoducing a kernel function for all system calls: No more direct call
to the peripheral drivers.
  • Property svn:executable set to *
File size: 11.3 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 <kernel_utils.h>
14#include <fat32.h>
15#include <xcu_driver.h>
16#include <ctx_handler.h>
17#include <irq_handler.h>
18#include <mapping_info.h>
19#include <mips32_registers.h>
20
21#if !defined(X_SIZE)
22# error: You must define X_SIZE in the hard_config.h file
23#endif
24
25#if !defined(Y_SIZE)
26# error: You must define Y_SIZE in the hard_config.h file
27#endif
28
29#if !defined(Y_WIDTH)
30# error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
31#endif
32
33#if !defined(Y_WIDTH)
34# error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
35#endif
36
37#if !defined(NB_PROCS_MAX)
38# error: You must define NB_PROCS_MAX in the hard_config.h file
39#endif
40
41#if !defined(NB_TOTAL_PROCS)
42# error: You must define NB_TOTAL_PROCS in the hard_config.h file
43#endif
44
45#if !defined(USE_XCU)
46# error: You must define USE_XCU in the hard_config.h file
47#endif
48
49#if !defined(IDLE_TASK_INDEX)
50# error: You must define IDLE_TASK_INDEX in the ctx_handler.h file
51#endif
52
53#if !defined(GIET_TICK_VALUE)
54# error: You must define GIET_TICK_VALUE in the giet_config.h file
55#endif
56
57#if !defined(GIET_NB_VSPACE_MAX)
58# error: You must define GIET_NB_VSPACE_MAX in the giet_config.h file
59#endif
60
61///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
62// FAT internal representation for kernel code
63///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
64
65__attribute__((section (".kdata"))) 
66fat32_fs_t fat __attribute__((aligned(512)));
67
68///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
69// array of pointers on the page tables (virtual addresses)
70///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
71
72__attribute__((section (".kdata"))) 
73volatile unsigned int _ptabs_vaddr[GIET_NB_VSPACE_MAX];    // virtual addresses
74
75__attribute__((section (".kdata")))       
76volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX];    // physical addresses >> 13
77
78///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
79// array of pointers on the schedulers (physical addresses)
80///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
81
82__attribute__((section (".kdata"))) 
83volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX]; 
84
85////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
86// Synchonisation barrier before jumping to user code
87////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
88
89__attribute__((section (".kdata"))) 
90volatile unsigned int kernel_init_barrier = 0;
91
92///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
93__attribute__((section (".kinit"))) void kernel_init() 
94{
95    // gpid : hardware processor index (fixed format: X_WIDTH|Y_WIDTH|P_WIDTH)
96    // p : local processor id in a cluster ( p < NB_PROCS_MAX)
97    // cpid : "continuous" processor index = (((x * Y_SIZE + y) * NB_PROCS_MAX) + p
98
99    unsigned int gpid       = _get_procid();
100    unsigned int cluster_xy = gpid >> P_WIDTH;
101    unsigned int x          = cluster_xy >> Y_WIDTH & ((1<<X_WIDTH)-1);
102    unsigned int y          = cluster_xy & ((1<<Y_WIDTH)-1);
103    unsigned int p          = gpid & ((1<<P_WIDTH)-1);
104    unsigned int cpid       = ((( x * Y_SIZE) + y) * NB_PROCS_MAX) + p;
105
106
107    // This initialisation is done sequencially by each processor
108    while( cpid != kernel_init_barrier ) asm volatile ( "nop" );
109
110    // Step 1 : each processor get its scheduler virtual address from CP0_SCHED register
111    //          and contributes to _schedulers[] array initialisation
112
113    static_scheduler_t* psched     = (static_scheduler_t*)_get_sched();
114    unsigned int        tasks      = psched->tasks;
115
116    _schedulers[x][y][p] = psched;
117
118#if GIET_DEBUG_INIT
119_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] starts kernel init\n"
120        " - scheduler vbase = %x\n"
121        " - tasks           = %d\n",
122        x, y, p, (unsigned int)psched, tasks );
123#endif
124
125    // step 2 : each processor that is allocated at least one task loops
126    //          on all allocated tasks:
127    //          - contributes to _ptabs_vaddr[] & _ptabs_ptprs[] initialisation.
128    //          - set CTX_RA slot  with the kernel _ctx_eret() virtual address.
129    //          - set CTX_EPC slot that must contain the task entry point,
130    //            and contain only at this point the virtual address of the memory
131    //            location containing this entry point.
132
133    unsigned int ltid;
134
135    for (ltid = 0; ltid < tasks; ltid++) 
136    {
137        unsigned int vsid = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_VSID_ID ); 
138        unsigned int ptab = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTAB_ID ); 
139        unsigned int ptpr = _get_task_slot( x, y, p, ltid , CTX_PTPR_ID ); 
140
141        // initialize PTABS arrays
142        _ptabs_vaddr[vsid] = ptab;
143        _ptabs_ptprs[vsid] = ptpr;
144
145#if GIET_DEBUG_INIT
146_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] contributes to PTABS arrays\n"
147        " - ptabs_vaddr[%d] = %x / ptpr_paddr[%d] = %l\n",
148        x, y, p, 
149        vsid, ptab, vsid, ((unsigned long long)ptpr)<<13 );
150#endif
151
152        // set the ptpr to use the task page table
153        asm volatile( "mtc2    %0,   $0   \n"
154                      : : "r" (ptpr) );
155
156        // compute ctx_ra
157        unsigned int ctx_ra = (unsigned int)(&_ctx_eret);
158        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID, ctx_ra );
159
160        // compute ctx_epc
161        unsigned int* ptr = (unsigned int*)_get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID );
162        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID, *ptr );
163
164#if GIET_DEBUG_INIT
165_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] updates context for task %d\n"
166        " - ctx_epc   = %x\n"
167        " - ctx_ra    = %x\n",
168        x, y, p, ltid,
169        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID ),
170        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID ) );
171#endif
172
173    }  // end for tasks
174
175    // step 4 : compute and set XCU masks
176
177    unsigned int isr_switch_index = 0xFFFFFFFF;
178    unsigned int hwi_mask = 0;
179    unsigned int pti_mask = 0;
180    unsigned int wti_mask = 0;
181    unsigned int irq_id;            // IN_IRQ index
182    unsigned int entry;             // interrupt vector entry
183
184    for (irq_id = 0; irq_id < 32; irq_id++) 
185    {
186        entry = psched->hwi_vector[irq_id];
187        if ( entry & 0x80000000 ) hwi_mask = hwi_mask | (1<<irq_id);
188        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
189
190        entry = psched->pti_vector[irq_id];
191        if ( entry & 0x80000000 ) pti_mask = pti_mask | (1<<irq_id);
192        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
193
194        entry = psched->wti_vector[irq_id];
195        if ( entry & 0x80000000 ) wti_mask = wti_mask | (1<<irq_id);
196        if ( (entry & 0x0000FFFF) == ISR_TICK ) isr_switch_index = irq_id;
197    }
198
199#if GIET_DEBUG_INIT
200_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] sets XCU masks\n"
201        " - XCU HWI_MASK = %x\n"
202        " - XCU WTI_MASK = %x\n"
203        " - XCU PTI_MASK = %x\n",
204        x, y, p, hwi_mask, wti_mask, pti_mask );
205#endif
206
207    unsigned int channel = p * IRQ_PER_PROCESSOR; 
208
209    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, hwi_mask, IRQ_TYPE_HWI ); 
210    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, wti_mask, IRQ_TYPE_WTI );
211    _xcu_set_mask( cluster_xy, channel, pti_mask, IRQ_TYPE_PTI );
212
213    // step 5 : start TICK timer if at least one task
214    if (tasks > 0) 
215    {
216        // one ISR_TICK must be defined for each proc
217        if (isr_switch_index == 0xFFFFFFFF) 
218        {
219            _printf("\n[GIET ERROR] ISR_TICK not found for processor[%d,%d,%d]\n",
220                    x, y, p );
221            _exit();
222        }
223
224        // start system timer
225        _xcu_timer_start( cluster_xy, isr_switch_index, GIET_TICK_VALUE ); 
226
227    }
228
229#if GIET_DEBUG_INIT
230_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] starts TICK timer\n",
231        x, y, p );
232#endif
233
234    // step 6 : each processor updates the idle_task context:
235    //          (CTX_SP, CTX_RA, CTX_EPC).
236    //          The 4 Kbytes idle stack is implemented in the scheduler.
237    //          The PTPR register, the CTX_PTPR and CTX_PTAB slots
238    //          have been initialised in boot code.
239
240    unsigned int pstack = ((unsigned int)psched) + 0x2000;
241
242    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_SP_ID,  pstack);
243    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_RA_ID,  (unsigned int) &_ctx_eret);
244    _set_task_slot( x, y, p, IDLE_TASK_INDEX, CTX_EPC_ID, (unsigned int) &_idle_task);
245
246#if GIET_DEBUG_INIT
247_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] initializes IDLE task\n"
248        " - stack_base = %x\n"
249        " - stack_size = 0x1000\n",
250        x, y, p, pstack - 0x1000 );
251#endif
252
253    // step 7 : when all processors reach the synchronisation barrier,
254    //          each processor set registers SP, SR, PTPR, EPC,
255    //          with the values corresponding to the first allocated task,
256    //          or to the idle_task if there is no task allocated,
257    //          and jump to user code
258
259    if (tasks == 0) 
260    {
261        ltid = IDLE_TASK_INDEX;
262
263        _printf("\n[GIET WARNING] No task allocated to processor[%d,%d,%d]\n",
264                x, y, p );
265    }
266    else
267    {
268        ltid = 0;
269    }
270
271    unsigned int sp_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SP_ID);
272    unsigned int sr_value   = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_SR_ID);
273    unsigned int ptpr_value = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_PTPR_ID);
274    unsigned int epc_value  = _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID);
275
276#if GIET_DEBUG_INIT
277_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] reach barrier at cycle %d\n",
278        x, y, p, _get_proctime() );
279#endif
280
281    // increment barrier counter
282    kernel_init_barrier++;
283
284    // busy waiting until all processors synchronized
285    while ( kernel_init_barrier != NB_TOTAL_PROCS );
286
287#if GIET_DEBUG_INIT
288_printf("\n[GIET DEBUG INIT] Processor[%d,%d,%d] initializes registers at cycle %d\n"
289        " - sp   = %x\n"
290        " - sr   = %x\n"
291        " - ptpr = %x\n"
292        " - epc  = %x\n",
293        x, y, p, _get_proctime(),
294        sp_value, sr_value, ptpr_value, epc_value );
295#endif
296
297    // set registers and jump to user code
298    asm volatile ( "move  $29,  %0                  \n"   /* SP <= ctx[CTX_SP_ID] */
299                   "mtc0  %1,   $12                 \n"   /* SR <= ctx[CTX_SR_ID] */
300                   "mtc2  %2,   $0                  \n"   /* PTPR <= ctx[CTX_PTPR] */
301                   "mtc0  %3,   $14                 \n"   /* EPC <= ctx[CTX_EPC]  */
302                   "eret                            \n"   /* jump to user code  */
303                   "nop                             \n"
304                   : 
305                   : "r"(sp_value), "r"(sr_value), "r"(ptpr_value), "r"(epc_value)
306                   : "$29", "memory" );
307
308} // end kernel_init()
309
310
311// Local Variables:
312// tab-width: 4
313// c-basic-offset: 4
314// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
315// indent-tabs-mode: nil
316// End:
317// vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
318
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.