| 1 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 2 | // File : kernel_init.c
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| 3 | // Date : 26/05/2012
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| 4 | // Authors : alain greiner & mohamed karaoui
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| 5 | // Copyright (c) UPMC-LIP6
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| 6 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 7 | // This kernel_init.c file is part of the GIET-VM nano-kernel.
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| 8 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 9 |
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|---|
| 10 | #include <giet_config.h>
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|---|
| 11 | #include <hard_config.h>
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|---|
| 12 | #include <utils.h>
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|---|
| 13 | #include <vmem.h>
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|---|
| 14 | #include <tty0.h>
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|---|
| 15 | #include <kernel_malloc.h>
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|---|
| 16 | #include <kernel_locks.h>
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|---|
| 17 | #include <kernel_barriers.h>
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|---|
| 18 | #include <fat32.h>
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|---|
| 19 | #include <xcu_driver.h>
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|---|
| 20 | #include <mmc_driver.h>
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|---|
| 21 | #include <ctx_handler.h>
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|---|
| 22 | #include <irq_handler.h>
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|---|
| 23 | #include <mapping_info.h>
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|---|
| 24 | #include <mips32_registers.h>
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|---|
| 25 |
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|---|
| 26 | #if !defined(X_SIZE)
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|---|
| 27 | # error: You must define X_SIZE in the hard_config.h file
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|---|
| 28 | #endif
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|---|
| 29 |
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|---|
| 30 | #if !defined(Y_SIZE)
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|---|
| 31 | # error: You must define Y_SIZE in the hard_config.h file
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|---|
| 32 | #endif
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|---|
| 33 |
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|---|
| 34 | #if !defined(Y_WIDTH)
|
|---|
| 35 | # error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
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|---|
| 36 | #endif
|
|---|
| 37 |
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|---|
| 38 | #if !defined(Y_WIDTH)
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|---|
| 39 | # error: You must define Y_WIDTH in the hard_config.h file
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|---|
| 40 | #endif
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|---|
| 41 |
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|---|
| 42 | #if !defined(NB_PROCS_MAX)
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|---|
| 43 | # error: You must define NB_PROCS_MAX in the hard_config.h file
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|---|
| 44 | #endif
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|---|
| 45 |
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|---|
| 46 | #if !defined(NB_TOTAL_PROCS)
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|---|
| 47 | # error: You must define NB_TOTAL_PROCS in the hard_config.h file
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|---|
| 48 | #endif
|
|---|
| 49 |
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|---|
| 50 | #if !defined(USE_XCU)
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|---|
| 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")))
|
|---|
| 93 | fat32_fs_t _fat __attribute__((aligned(512)));
|
|---|
| 94 |
|
|---|
| 95 | // array of page tables virtual addresses
|
|---|
| 96 | __attribute__((section(".kdata")))
|
|---|
| 97 | volatile 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")))
|
|---|
| 101 | volatile unsigned int _ptabs_ptprs[GIET_NB_VSPACE_MAX][X_SIZE][Y_SIZE];
|
|---|
| 102 |
|
|---|
| 103 | // Array of pointers on the schedulers
|
|---|
| 104 | __attribute__((section(".kdata")))
|
|---|
| 105 | volatile static_scheduler_t* _schedulers[X_SIZE][Y_SIZE][NB_PROCS_MAX];
|
|---|
| 106 |
|
|---|
| 107 | // Synchonisation before entering parallel execution
|
|---|
| 108 | __attribute__((section(".kdata")))
|
|---|
| 109 | volatile unsigned int _kernel_init_done = 0;
|
|---|
| 110 |
|
|---|
| 111 | // Kernel uses sqt_lock to protect TTY0
|
|---|
| 112 | __attribute__((section(".kdata")))
|
|---|
| 113 | unsigned int _tty0_boot_mode = 0;
|
|---|
| 114 |
|
|---|
| 115 | // synchronisation barrier for parallel init by all processors
|
|---|
| 116 | __attribute__((section(".kdata")))
|
|---|
| 117 | sqt_barrier_t _all_procs_barrier __attribute__((aligned(64)));
|
|---|
| 118 |
|
|---|
| 119 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 120 | // Extern variables
|
|---|
| 121 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|---|
| 122 |
|
|---|
| 123 | // this variable is defined in tty0.c file
|
|---|
| 124 | extern 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
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| 336 | _printf("\n[DEBUG KERNEL_INIT] P[%d,%d,%d] jumps to user code at cycle %d\n"
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| 337 | " ltid = %d / sp = %x / sr = %x / ptpr = %x / epc = %x\n",
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| 338 | x , y , p , _get_proctime() ,
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| 339 | ltid , sp_value , sr_value , ptpr_value , epc_value );
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| 340 | #endif
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| 341 |
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| 342 | // set registers and jump to user code
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| 343 | asm volatile ( "move $29, %0 \n" /* SP <= ctx[CTX_SP_ID] */
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| 344 | "mtc0 %1, $12 \n" /* SR <= ctx[CTX_SR_ID] */
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| 345 | "mtc2 %2, $0 \n" /* PTPR <= ctx[CTX_PTPR] */
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| 346 | "mtc0 %3, $14 \n" /* EPC <= ctx[CTX_EPC] */
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| 347 | "eret \n" /* jump to user code */
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| 348 | "nop \n"
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| 349 | :
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| 350 | : "r"(sp_value), "r"(sr_value), "r"(ptpr_value), "r"(epc_value)
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| 351 | : "$29", "memory" );
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| 352 |
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| 353 | } // end kernel_init()
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| 354 |
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| 355 |
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| 356 | // Local Variables:
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| 357 | // tab-width: 4
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| 358 | // c-basic-offset: 4
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| 359 | // c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
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| 360 | // indent-tabs-mode: nil
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| 361 | // End:
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| 362 | // vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
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| 363 |
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