source: soft/giet_vm/giet_kernel/kernel_init.c @ 536

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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 <mmc_driver.h>
21#include <ctx_handler.h>
22#include <irq_handler.h>
23#include <mapping_info.h>
24#include <mips32_registers.h>
25
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
54#if !defined(USE_PIC)
55# error: You must define USE_PIC in the hard_config.h file
56#endif
57
58#if !defined(IDLE_TASK_INDEX)
59# error: You must define IDLE_TASK_INDEX in the ctx_handler.h file
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
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
78#if !defined(GIET_ISR_TYPE_MAX)
79# error: You must define GIET_ISR_TYPE_MAX in the giet_config.h file
80#endif
81
82#if !defined(GIET_ISR_CHANNEL_MAX)
83# error: You must define GIET_ISR_CHANNEL_MAX in the giet_config.h file
84#endif
85
86
87////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
88//       Global variables
89////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
90
91// FAT internal representation for kernel code
92__attribute__((section(".kdata")))
93fat32_fs_t     _fat      __attribute__((aligned(512)));
94
95// array of page tables virtual addresses
96__attribute__((section(".kdata")))
97volatile unsigned int _ptabs_vaddr[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; 
98
99// array of page tables PTPR values (physical addresses >> 13)
100__attribute__((section(".kdata")))
101volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE]; 
102
103// Array of pointers on the schedulers
104__attribute__((section(".kdata")))
105volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX]; 
106
107// Synchonisation before entering parallel execution
108__attribute__((section(".kdata")))
109volatile unsigned int _kernel_init_done = 0;
110
111// Kernel uses sqt_lock to protect TTY0       
112__attribute__((section(".kdata")))
113unsigned int   _tty0_boot_mode = 0;
114
115// synchronisation barrier for parallel init by all processors     
116__attribute__((section(".kdata")))
117sqt_barrier_t  _all_procs_barrier  __attribute__((aligned(64)));
118
119////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
120//      Extern variables
121////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
122
123// this variable is defined in tty0.c file
124extern sqt_lock_t _tty0_sqt_lock;
125
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.
131// - step 1 : Each processor initialises scheduler pointers array.
132// - step 2 : Each processor initialises PTAB pointers arrays.
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////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
136__attribute__((section (".kinit"))) void kernel_init() 
137{
138    // gpid  : hardware processor index (fixed format: X_WIDTH|Y_WIDTH|P_WIDTH)
139    // x,y,p : proc coordinates ( x < X_SIZE / y < Y_SIZE / p < NB_PROCS_MAX )
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);
144    unsigned int y          = cluster_xy & ((1<<Y_WIDTH)-1);
145    unsigned int p          = gpid & ((1<<P_WIDTH)-1);
146
147    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
148    // Step 0 : P[0,0,0] initialises various global vaiables
149    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
150
151    if ( gpid == 0 )
152    {
153        // distributed kernel heap initialisation
154        _heap_init();
155       
156#if GIET_DEBUG_INIT
157_nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes kernel HEAP init\n",
158               x, y, p );
159#endif
160        // distributed lock for TTY0
161        _sqt_lock_init( &_tty0_sqt_lock );
162
163#if GIET_DEBUG_INIT
164_nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes TTY0 lock init\n", 
165               x , y , p );
166#endif
167        // distributed kernel barrier between all processors
168        _sqt_barrier_init( &_all_procs_barrier );
169
170#if GIET_DEBUG_INIT
171_nolock_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes barrier init\n", 
172               x , y , p );
173#endif
174
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
191        // release other processors
192        _kernel_init_done = 1;
193    }
194    else 
195    {
196        while( _kernel_init_done == 0 )  asm volatile ( "nop" );
197    }
198
199    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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.
203    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
204
205    static_scheduler_t* psched     = (static_scheduler_t*)_get_sched();
206    unsigned int        tasks      = psched->tasks;
207
208    _schedulers[x][y][p] = psched;
209
210#if GIET_DEBUG_INIT
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 );
215#endif
216
217    /////////////////////////////////////////
218    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
219    /////////////////////////////////////////
220
221    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
222    // step 2 : each processor that is allocated at least one task loops
223    //          on its allocated tasks:
224    //          - contributes to _ptabs_vaddr[][][] & _ptabs_ptprs[][][]
225    //            initialisation, from values stored in the tasks contexts.
226    //          - set CTX_RA slot  with the kernel _ctx_eret() virtual address.
227    //          - set CTX_EPC slot that must contain the task entry point,
228    //            and contain only at this point the virtual address of the
229    //            memory slot containing this entry point.
230    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
231
232    unsigned int ltid;
233
234    for (ltid = 0; ltid < tasks; ltid++) 
235    {
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 ); 
239
240        // initialize PTABS arrays
241        _ptabs_vaddr[vsid][x][y] = ptab;
242        _ptabs_ptprs[vsid][x][y] = ptpr;
243
244        // set the ptpr to use the local page table
245        asm volatile( "mtc2    %0,   $0"
246                      : : "r" (ptpr) );
247
248        // compute ctx_ra
249        unsigned int ctx_ra = (unsigned int)(&_ctx_eret);
250        _set_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID, ctx_ra );
251
252        // compute ctx_epc
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);
255
256#if GIET_DEBUG_INIT
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 ,
266        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_EPC_ID ),
267        _get_task_slot( x, y, p, ltid, CTX_RA_ID ) );
268#endif
269
270    }  // end for tasks
271
272    /////////////////////////////////////////
273    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
274    /////////////////////////////////////////
275
276    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
287
288    unsigned int sp  = ((unsigned int)psched) + 0x2000;
289    unsigned int ra  = (unsigned int)(&_ctx_eret);
290    unsigned int epc = (unsigned int)(&_idle_task);
291
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 );
295
296    if (tasks > 0) _xcu_timer_start( cluster_xy, p, GIET_TICK_VALUE ); 
297
298#if GIET_DEBUG_INIT
299_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] initializes idle_task and starts TICK\n", 
300        x, y, p );
301#endif
302
303    if ( gpid == 0 )
304    {
305         _fat_init( 0 );   // no IRQ
306
307#if GIET_DEBUG_INIT
308_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] completes kernel FAT init\n",
309        x, y, p );
310#endif
311
312    }
313
314    /////////////////////////////////////////
315    _sqt_barrier_wait( &_all_procs_barrier );   
316    /////////////////////////////////////////
317
318    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
319    // step 4 : Each processor compute values for registers SP, SR, PTPR, EPC,
320    //          corresponding to the first allocated task (can be idle task)
321    //          and jumps to user code.
322    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
323
324    if (tasks == 0) _printf("\n[GIET WARNING] No task allocated to P[%d,%d,%d]\n",
325                            x, y, p );
326
327    if (tasks == 0) ltid = IDLE_TASK_INDEX;
328    else            ltid = 0;
329
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);
334
335#if GIET_DEBUG_INIT
336_printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] jumps to user code at cycle %d\n"
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 );
340#endif
341
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)
351                   : "$29", "memory" );
352
353} // end kernel_init()
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
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.