Ignore:
Timestamp:
Aug 9, 2012, 2:38:06 PM (12 years ago)
Author:
alain
Message:

Introducing the "idle" to improve the exit mechanism.

File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • soft/giet_vm/sys/ctx_handler.c

    r189 r199  
    1 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     1/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    22// File     : ctx_handler.c
    33// Date     : 01/04/2012
    44// Authors  : alain greiner & joel porquet
    55// Copyright (c) UPMC-LIP6
    6 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     6/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    77// The ctx_handler.h and ctx_handler.c files are part of the GIET-VM nano-kernel.
    88// This code is used to support context switch when several tasks are executing
    99// in time multiplexing on a single processor.
    10 // The tasks must be statically allocated to a processor in the boot phase, and
    11 // there is one private scheduler per processor.
    12 // Each sheduler contains up to 15 task contexts.
    13 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     10// The tasks are statically allocated to a processor in the boot phase, and
     11// there is one private scheduler per processor. Each sheduler occupies 4K bytes,
     12// and contains up to 14 task contexts (task_id is from 0 to 13).
     13// The task context [14] is reserved for the "idle" task that does nothing, and
     14// is launched by the scheduler when there is no other runable task.
     15/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    1416
    1517#include <giet_config.h>
     
    2022#include <sys_handler.h>
    2123
    22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     24/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    2325// A task context is an array of 64 words = 256 bytes.
    24 // It contains copies of processor registers (when the task is preempted),
    25 // and some general informations associated to the task.
     26// It contains copies of processor registers (when the task is preempted):
     27// - GPR[i], generally stored in slot (i). $0, *26 & $27 are not saved.
     28// - HI & LO registers
     29// - CP0 registers: EPC, SR, CR, BVAR
     30// - CP2 registers : PTPR
     31// It contains some general informations associated to the task:
     32// - TTY        : terminal global index
     33// - FBDMA      : DMA channel global index
     34// - NIC        : NIC channel global index
     35// - TIMER  : Timer global index
     36// - PTAB   : page table virtual base address
     37// - LTID       : Task local index (in scheduler)
     38// - VSID   : Virtual space index
     39// - RUN        : Task state (0 => sleeping / 1 => runable )
    2640//
    27 // - It contains GPR[i], generally stored in slot (i). $0, *26 & $27 are not saved.
    28 // - It contains HI & LO registers.
    29 // - It contains CP0 registers: EPC, SR, CR, SCHED
    30 // - It contains CP2 registers : PTPR and MODE.
    31 // - It contains TTY global index, the FBDMA global index, the virtual base
    32 //   address of the page table (PTAB), and the task global index (TASK).
    33 //
    34 // ctx[0]<- SR|ctx[8] <- $8 |ctx[16]<- $16|ctx[24]<- $24|ctx[32]<- EPC |ctx[40]<- TTY
    35 // ctx[1]<- $1|ctx[9] <- $9 |ctx[17]<- $17|ctx[25]<- $25|ctx[33]<- CR  |ctx[41]<- FBDMA
    36 // ctx[2]<- $2|ctx[10]<- $10|ctx[18]<- $18|ctx[26]<- LO |ctx[34]<- *** |ctx[42]<- PTAB
    37 // ctx[3]<- $3|ctx[11]<- $11|ctx[19]<- $19|ctx[27]<- HI |ctx[35]<- PTPR|ctx[43]<- TASK
    38 // ctx[4]<- $4|ctx[12]<- $12|ctx[20]<- $20|ctx[28]<- $28|ctx[36]<- MODE|ctx[44]<- SCHED
    39 // ctx[5]<- $5|ctx[13]<- $13|ctx[21]<- $21|ctx[29]<- SP |ctx[37]<- *** |ctx[45]<- TIMER
    40 // ctx[6]<- $6|ctx[14]<- $14|ctx[22]<- $22|ctx[30]<- $30|ctx[38]<- *** |ctx[46]<- ***
    41 // ctx[7]<- $7|ctx[15]<- $15|ctx[23]<- $23|ctx[31]<- RA |ctx[39]<- *** |ctx[47]<- ***
    42 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     41// ctx[0]<- ***|ctx[8] <- $8 |ctx[16]<- $16|ctx[24]<- $24|ctx[32]<- EPC  |ctx[40]<- TTY
     42// ctx[1]<- $1 |ctx[9] <- $9 |ctx[17]<- $17|ctx[25]<- $25|ctx[33]<- CR   |ctx[41]<- FBDMA
     43// ctx[2]<- $2 |ctx[10]<- $10|ctx[18]<- $18|ctx[26]<- LO |ctx[34]<- SR   |ctx[42]<- NIC
     44// ctx[3]<- $3 |ctx[11]<- $11|ctx[19]<- $19|ctx[27]<- HI |ctx[35]<- BVAR |ctx[43]<- TIMER
     45// ctx[4]<- $4 |ctx[12]<- $12|ctx[20]<- $20|ctx[28]<- $28|ctx[36]<- ***  |ctx[44]<- PTAB
     46// ctx[5]<- $5 |ctx[13]<- $13|ctx[21]<- $21|ctx[29]<- SP |ctx[37]<- ***  |ctx[45]<- LTID
     47// ctx[6]<- $6 |ctx[14]<- $14|ctx[22]<- $22|ctx[30]<- $30|ctx[38]<- ***  |ctx[46]<- VSID
     48// ctx[7]<- $7 |ctx[15]<- $15|ctx[23]<- $23|ctx[31]<- RA |ctx[39]<- PTPR |ctx[47]<- RUN
     49//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    4350
    4451extern void _task_switch(unsigned int*, unsigned int*);
     
    4754//      _ctx_switch()
    4855// This function performs a context switch between the running task
    49 // and  another task, using a round-robin sheduling policy.
     56// and  another task, using a round-robin sheduling policy between all
     57// tasks allocated to a given processor (static allocation).
     58// It selects the next runable task to resume execution.
     59// If the only runable task is the current task, return without context switch.
     60// If there is no runable task, the scheduler switch to the default "idle" task.
    5061//
    51 // It desactivate the DTLB, to directly access the scheduler using
    52 // the physical address stored in register CP0_SCHED.
    53 // All the context switch procedure is executed with interrupts masked.
    54 //
    55 // The return address contained in $31 is saved in the current task context
    56 // (in the ctx[31] slot), and the function actually returns to the address
    57 // contained in the ctx[31] slot of the next task context.
     62// Implementation notes:
     63// - As we only have the scheduler physical address (in CP0_SCHED register),
     64//   this function must use specific assess functions to access the scheduler.
     65// - All the context switch procedure is executed with interrupts masked.
     66// - The return address contained in $31 is saved in the current task context
     67//   (in the ctx[31] slot), and the function actually returns to the address
     68//   contained in the ctx[31] slot of the next task context.
    5869/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    5970void _ctx_switch()
    6071{
    61     unsigned int                        tasks;
    62     unsigned int                        curr_task_id;
    63     unsigned int                        next_task_id;
    64     unsigned int                        *curr_ctx_paddr;
    65     unsigned int                        *next_ctx_paddr;
    66 
    6772    // get scheduler physical address
    6873    static_scheduler_t* psched = (static_scheduler_t*)_get_sched();
    6974
    7075    // get number of tasks allocated to scheduler
    71     tasks = _get_tasks_number();
     76    unsigned int        tasks = _get_tasks_number();
    7277
    73     // no switch if only one task
    74     if ( tasks > 1)
     78    // get current task index
     79    unsigned int        curr_task_id = _get_current_task_id();
     80
     81    // select the next task using a round-robin policy
     82    unsigned int        next_task_id;
     83    unsigned int        tid;
     84    unsigned int        found = 0;
     85
     86    for ( tid = curr_task_id + 1 ;
     87          tid < curr_task_id + 1 + tasks ;
     88          tid++ )
    7589    {
    76         // compute the context physical address for the current task
    77         curr_task_id = _get_current_task_id();
    78         curr_ctx_paddr = &(psched->context[curr_task_id][0]);
    79    
    80         // select the next task using a round-robin policy
    81         next_task_id = (curr_task_id + 1) % tasks;
    82    
    83         // compute the context physical address for the next task
    84         next_ctx_paddr = &(psched->context[next_task_id][0]);
     90        next_task_id = tid % tasks;
    8591
    86         // update the scheduler state
     92        // test if the task is runable
     93        if ( _get_context_slot( next_task_id, CTX_RUN_ID ) )   
     94        {
     95            found = 1;
     96                break;
     97        }
     98    }
     99
     100    // launch "idle" task if no runable task
     101    if ( found == 0 )
     102    {
     103        next_task_id = IDLE_TASK_INDEX;
     104    }
     105
     106    // no switch if no change
     107    if ( curr_task_id != next_task_id )
     108    {
     109        unsigned int*   curr_ctx_paddr = &(psched->context[curr_task_id][0]);
     110        unsigned int*   next_ctx_paddr = &(psched->context[next_task_id][0]);
     111
    87112        _set_current_task_id( next_task_id );
     113        _task_switch( curr_ctx_paddr, next_ctx_paddr );
    88114
    89115#if GIET_DEBUG_SWITCH
    90116_get_lock( &_tty_put_lock );
    91 _puts( "\n[GIET] Context switch for processor ");
    92 _putw( _procid() );
     117_puts( "\n[GIET DEBUG] Context switch for processor ");
     118_putd( _procid() );
    93119_puts( " at cycle ");
    94 _putw( _proctime() );
     120_putd( _proctime() );
    95121_puts("\n");
    96122_puts( " - tasks        = ");
    97 _putw( tasks );
     123_putd( tasks );
    98124_puts("\n");
    99125_puts( " - curr_task_id = ");
    100 _putw( curr_task_id );
     126_putd( curr_task_id );
    101127_puts("\n");
    102128_puts( " - next_task_id = ");
    103 _putw( next_task_id );
     129_putd( next_task_id );
    104130_puts("\n");
    105131_release_lock( &_tty_put_lock );
    106132#endif
    107133
    108         // makes the task switch
    109         _task_switch( curr_ctx_paddr, next_ctx_paddr );
     134    }
     135} //end _ctx_switch()
    110136
    111 /*
    112         asm volatile( "ori              $27,    $0,             0xB     \n"
    113                       "mtc2             $27,    $1                      \n"             // desactivate DTLB
     137/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     138// This function is executed as the"idle" task when no other task can be executed
     139/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     140void _ctx_idle()
     141{
     142    unsigned int delay = 1000000;
    114143
    115                       "add      $27,    %0,     $0  \n"         // $27 <= &curr_ctx
     144    while(1)
     145    {
     146        asm volatile("move  $3,   %0            \n"
     147                     "loop:                                     \n"
     148                     "addi      $3, $3, -1              \n"
     149                     "bnez  $3, loop            \n"
     150                     "nop                                       \n"
     151                     :
     152                     : "r"(delay)
     153                     : "$3" );
    116154
    117                       "mfc0     $26,    $12         \n"         // $26 <= SR
    118                       "sw       $26,    0*4($27)    \n"         // ctx[0] <= SR
    119                       ".set noat                    \n"
    120                       "sw       $1,     1*4($27)    \n"         // ctx[1] <= $1
    121                       ".set at                      \n"
    122                       "sw       $2,     2*4($27)    \n"         // ctx[2] <= $2
    123                       "sw       $3,     3*4($27)    \n"         // ctx[3] <= $3
    124                       "sw       $4,     4*4($27)    \n"         // ctx[4] <= $4
    125                       "sw       $5,     5*4($27)    \n"         // ctx[5] <= $5
    126                       "sw       $6,     6*4($27)    \n"         // ctx[6] <= $6
    127                       "sw       $7,     7*4($27)    \n"         // ctx[7] <= $7
    128                       "sw       $8,     8*4($27)    \n"         // ctx[8] <= $8
    129                       "sw       $9,     9*4($27)    \n"         // ctx[9] <= $9
    130                       "sw       $10,    10*4($27)   \n"         // ctx[10] <= $10
    131                       "sw       $11,    11*4($27)   \n"         // ctx[11] <= $11
    132                       "sw       $12,    12*4($27)   \n"         // ctx[12] <= $12
    133                       "sw       $13,    13*4($27)   \n"         // ctx[13] <= $13
    134                       "sw       $14,    14*4($27)   \n"         // ctx[14] <= $14
    135                       "sw       $15,    15*4($27)   \n"         // ctx[15] <= $15
    136                       "sw       $16,    16*4($27)   \n"         // ctx[16] <= $16
    137                       "sw       $17,    17*4($27)   \n"         // ctx[17] <= $17
    138                       "sw       $18,    18*4($27)   \n"         // ctx[18] <= $18
    139                       "sw       $19,    19*4($27)   \n"         // ctx[19] <= $19
    140                       "sw       $20,    20*4($27)   \n"         // ctx[20] <= $20
    141                       "sw       $21,    21*4($27)   \n"         // ctx[21] <= $21
    142                       "sw       $22,    22*4($27)   \n"         // ctx[22] <= $22
    143                       "sw       $23,    23*4($27)   \n"         // ctx[23] <= $23
    144                       "sw       $24,    24*4($27)   \n"         // ctx[24] <= $24
    145                       "sw       $25,    25*4($27)   \n"         // ctx[25] <= $25
    146                       "mflo     $26                 \n"
    147                       "sw       $26,    26*4($27)   \n"         // ctx[26] <= LO
    148                       "mfhi     $26                 \n"
    149                       "sw       $26,    27*4($27)   \n"         // ctx[27] <= H1
    150                       "sw       $28,    28*4($27)   \n"         // ctx[28] <= $28
    151                       "sw       $29,    29*4($27)   \n"         // ctx[29] <= $29
    152                       "sw       $30,    30*4($27)   \n"         // ctx[30] <= $30
    153                       "sw       $31,    31*4($27)   \n"         // ctx[31] <= $31
    154                       "mfc0     $26,    $14         \n"
    155                       "sw       $26,    32*4($27)   \n"         // ctx[32] <= EPC
    156                       "mfc0     $26,    $13         \n"
    157                       "sw       $26,    33*4($27)   \n"         // ctx[33] <= CR
    158                       "mfc2     $26,    $0          \n"
    159                       "sw       $26,    35*4($27)   \n"         // ctx[35] <= PTPR
     155        _get_lock( &_tty_put_lock );
     156        _puts( "\n[GIET WARNING] Processor ");
     157        _putd( _procid() );
     158        _puts( " still idle at cycle ");
     159        _putd( _proctime() );
     160        _puts("\n");
     161        _release_lock( &_tty_put_lock );
     162   
     163    }
     164} // end ctx_idle()
    160165
    161                       "add      $27,    %1,     $0      \n"             // $27<= &next_ctx
     166/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     167// The address of this functionis used to initialise the return address
     168// in the "idle" task context.
     169/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     170void _ctx_eret()
     171{
     172    asm volatile("eret");
     173}
    162174
    163                       "lw       $26,    35*4($27)       \n"
    164                       "mtc2     $26,    $0          \n"         // restore PTPR
    165                       "lw       $26,    0*4($27)        \n"
    166                       "mtc0     $26,    $12                     \n"             // restore SR
    167                       ".set noat                    \n"
    168                       "lw       $1,     1*4($27)        \n"             // restore $1
    169                       ".set at                      \n"
    170                           "lw       $2,     2*4($27)    \n"             // restore $2
    171                       "lw       $3,     3*4($27)    \n"         // restore $3
    172                       "lw       $4,     4*4($27)    \n"         // restore $4
    173                       "lw       $5,     5*4($27)    \n"         // restore $5
    174                       "lw       $6,     6*4($27)    \n"         // restore $6
    175                       "lw       $7,     7*4($27)    \n"         // restore $7
    176                       "lw       $8,     8*4($27)    \n"         // restore $8
    177                       "lw       $9,     9*4($27)    \n"         // restore $9
    178                       "lw       $10,    10*4($27)   \n"         // restore $10
    179                       "lw       $11,    11*4($27)   \n"         // restore $11
    180                       "lw       $12,    12*4($27)   \n"         // restore $12
    181                       "lw       $13,    13*4($27)   \n"         // restore $13
    182                       "lw       $14,    14*4($27)   \n"         // restore $14
    183                       "lw       $15,    15*4($27)   \n"         // restore $15
    184                       "lw       $16,    16*4($27)   \n"         // restore $16
    185                       "lw       $17,    17*4($27)   \n"         // restore $17
    186                       "lw       $18,    18*4($27)   \n"         // restore $18
    187                       "lw       $19,    19*4($27)   \n"         // restore $19
    188                       "lw       $20,    20*4($27)   \n"         // restore $20
    189                       "lw       $21,    21*4($27)   \n"         // restore $21
    190                       "lw       $22,    22*4($27)   \n"         // restore $22
    191                       "lw       $23,    23*4($27)   \n"         // restore $23
    192                       "lw       $24,    24*4($27)   \n"         // restore $24
    193                       "lw       $25,    25*4($27)   \n"         // restore $25
    194                       "lw       $26,    26*4($27)   \n"
    195                       "mtlo     $26                 \n"         // restore LO
    196                       "lw       $26,    27*4($27)   \n"
    197                       "mthi     $26                 \n"         // restore HI
    198                       "lw       $28,    28*4($27)   \n"         // restore $28
    199                       "lw       $29,    29*4($27)   \n"         // restore $29
    200                       "lw       $30,    30*4($27)   \n"         // restore $30
    201                       "lw       $31,    31*4($27)   \n"         // restore $31
    202                       "lw       $26,    32*4($27)   \n"
    203                       "mtc0     $26,    $14         \n"         // restore EPC
    204                       "lw       $26,    33*4($27)   \n"
    205                       "mtc0     $26,    $13         \n"         // restore CR
    206175
    207                       "ori              $27,    $0,             0xF \n"
    208                       "mtc2             $27,    $1          \n"         // activate DTLB
    209                       :
    210                       : "r"(curr_ctx_paddr), "r"(next_ctx_paddr)
    211                       : "$1" ,            "$4" ,"$5" ,"$6" ,"$7" ,"$8" ,"$9" ,"$10",
    212                         "$11","$12","$13","$14","$15","$16","$17","$18","$19","$20",
    213                         "$21","$22","$23","$24","$25","$26","$27",      "$29",
    214                         "$31" );
    215 */
    216     }
    217 } // end _ctx_switch
    218 
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.