Kernel/arch/x86/lib.c

   1 /*
   2  * Acess2
   3  *
   4  * arch/x86/lib.c
   5  * - General arch-specific stuff
   6  */
   7 #include <acess.h>
   8 #include <threads_int.h>
   9
  10 #define TRACE_LOCKS     0
  11
  12 #define DEBUG_TO_E9     1
  13 #define DEBUG_TO_SERIAL 1
  14 #define SERIAL_PORT     0x3F8
  15 #define GDB_SERIAL_PORT 0x2F8
  16
  17 // === IMPRORTS ===
  18 #if TRACE_LOCKS
  19 extern struct sShortSpinlock    glDebug_Lock;
  20 extern struct sShortSpinlock    glThreadListLock;
  21 #endif
  22 extern int      GetCPUNum(void);
  23
  24 // === PROTOTYPES ==
  25 Uint64  __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den);
  26 Uint64  __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den);
  27
  28 // === GLOBALS ===
  29  int    gbDebug_SerialSetup = 0;
  30  int    gbGDB_SerialSetup = 0;
  31
  32 // === CODE ===
  33 /**
  34  * \brief Determine if a short spinlock is locked
  35  * \param Lock  Lock pointer
  36  */
  37 int IS_LOCKED(struct sShortSpinlock *Lock)
  38 {
  39         return !!Lock->Lock;
  40 }
  41
  42 /**
  43  * \brief Check if the current CPU has the lock
  44  * \param Lock  Lock pointer
  45  */
  46 int CPU_HAS_LOCK(struct sShortSpinlock *Lock)
  47 {
  48         return Lock->Lock == GetCPUNum() + 1;
  49 }
  50
  51 /**
  52  * \brief Acquire a Short Spinlock
  53  * \param Lock  Lock pointer
  54  *
  55  * This type of mutex should only be used for very short sections of code,
  56  * or in places where a Mutex_* would be overkill, such as appending
  57  * an element to linked list (usually two assignement lines in C)
  58  *
  59  * \note This type of lock halts interrupts, so ensure that no timing
  60  * functions are called while it is held. As a matter of fact, spend as
  61  * little time as possible with this lock held
  62  * \note If \a STACKED_LOCKS is set, this type of spinlock can be nested
  63  */
  64 void SHORTLOCK(struct sShortSpinlock *Lock)
  65 {
  66          int    v = 1;
  67          int    IF;
  68          int    cpu = GetCPUNum() + 1;
  69
  70         // Save interrupt state
  71         __ASM__ ("pushf;\n\tpop %0" : "=r"(IF));
  72         IF &= 0x200;    // AND out all but the interrupt flag
  73
  74         #if TRACE_LOCKS
  75         if( Lock != &glDebug_Lock && Lock != &glThreadListLock )
  76         {
  77                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
  78                 Debug("%p obtaining %p (Called by %p)", __builtin_return_address(0), Lock, __builtin_return_address(1));
  79         }
  80         #endif
  81
  82         __ASM__("cli");
  83
  84         // Wait for another CPU to release
  85         while(v) {
  86                 __ASM__("xchgl %%eax, (%%edi)":"=a"(v):"a"(cpu),"D"(&Lock->Lock));
  87         }
  88
  89         Lock->IF = IF;
  90
  91         #if TRACE_LOCKS
  92         if( Lock != &glDebug_Lock && Lock != &glThreadListLock )
  93         {
  94                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
  95                 //Debug("Lock %p locked by %p\t%p", Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
  96                 Debug("got it");
  97         }
  98         #endif
  99 }
 100 /**
 101  * \brief Release a short lock
 102  * \param Lock  Lock pointer
 103  */
 104 void SHORTREL(struct sShortSpinlock *Lock)
 105 {
 106         #if TRACE_LOCKS
 107         if( Lock != &glDebug_Lock && Lock != &glThreadListLock )
 108         {
 109                 //Log_Log("LOCK", "%p released by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
 110                 Debug("Lock %p released by %p\t%p", Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
 111         }
 112         #endif
 113
 114         // Lock->IF can change anytime once Lock->Lock is zeroed
 115         if(Lock->IF) {
 116                 Lock->Lock = 0;
 117                 __ASM__ ("sti");
 118         }
 119         else {
 120                 Lock->Lock = 0;
 121         }
 122 }
 123
 124 // === DEBUG IO ===
 125 #if USE_GDB_STUB
 126 int putDebugChar(char ch)
 127 {
 128         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 129                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 130                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 131                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 132                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //  (base is         (hi byte)
 133                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit (8N1)
 134                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 135                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 136                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 137         }
 138         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 139         outb(GDB_SERIAL_PORT, ch);
 140         return 0;
 141 }
 142 int getDebugChar(void)
 143 {
 144         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 145                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 146                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 147                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 148                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                   (hi byte)
 149                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 150                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 151                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 152                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 153         }
 154         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 1) == 0)     ;
 155         return inb(GDB_SERIAL_PORT);
 156 }
 157 #endif  /* USE_GDB_STUB */
 158
 159 void Debug_PutCharDebug(char ch)
 160 {
 161         #if DEBUG_TO_E9
 162         __asm__ __volatile__ ( "outb %%al, $0xe9" :: "a"(((Uint8)ch)) );
 163         #endif
 164
 165         #if DEBUG_TO_SERIAL
 166         if(!gbDebug_SerialSetup) {
 167                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 168                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 169                 outb(SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 170                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                   (hi byte)
 171                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 172                 outb(SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 173                 outb(SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 174                 gbDebug_SerialSetup = 1;
 175         }
 176         while( (inb(SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 177         outb(SERIAL_PORT, ch);
 178         #endif
 179 }
 180
 181 void Debug_PutStringDebug(const char *String)
 182 {
 183         while(*String)
 184                 Debug_PutCharDebug(*String++);
 185 }
 186
 187 // === IO Commands ===
 188 void outb(Uint16 Port, Uint8 Data)
 189 {
 190         __asm__ __volatile__ ("outb %%al, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 191 }
 192 void outw(Uint16 Port, Uint16 Data)
 193 {
 194         __asm__ __volatile__ ("outw %%ax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 195 }
 196 void outd(Uint16 Port, Uint32 Data)
 197 {
 198         __asm__ __volatile__ ("outl %%eax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 199 }
 200 Uint8 inb(Uint16 Port)
 201 {
 202         Uint8   ret;
 203         __asm__ __volatile__ ("inb %%dx, %%al":"=a"(ret):"d"(Port));
 204         return ret;
 205 }
 206 Uint16 inw(Uint16 Port)
 207 {
 208         Uint16  ret;
 209         __asm__ __volatile__ ("inw %%dx, %%ax":"=a"(ret):"d"(Port));
 210         return ret;
 211 }
 212 Uint32 ind(Uint16 Port)
 213 {
 214         Uint32  ret;
 215         __asm__ __volatile__ ("inl %%dx, %%eax":"=a"(ret):"d"(Port));
 216         return ret;
 217 }
 218
 219 /**
 220  * \fn void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 221  * \brief Do a byte granuality set of Dest
 222  */
 223 void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 224 {
 225         Uint32  val = Val&0xFF;
 226         val |= val << 8;
 227         val |= val << 16;
 228         __asm__ __volatile__ (
 229                 "rep stosl;\n\t"
 230                 "mov %3, %%ecx;\n\t"
 231                 "rep stosb"
 232                 :: "D" (Dest), "a" (val), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 233         return Dest;
 234 }
 235 /**
 236  * \brief Set double words
 237  */
 238 void *memsetd(void *Dest, Uint32 Val, size_t Num)
 239 {
 240         __asm__ __volatile__ ("rep stosl" :: "D" (Dest), "a" (Val), "c" (Num));
 241         return Dest;
 242 }
 243
 244 /**
 245  * \fn int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 246  * \brief Compare two pieces of memory
 247  */
 248 int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 249 {
 250         const Uint8     *d1 = m1;
 251         const Uint8     *d2 = m2;
 252         if( Num == 0 )  return 0;       // No bytes are always identical
 253
 254         while(Num--)
 255         {
 256                 if(*d1 != *d2)
 257                         return *d1 - *d2;
 258                 d1 ++;
 259                 d2 ++;
 260         }
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 /**
 265  * \fn void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 266  * \brief Copy \a Num bytes from \a Src to \a Dest
 267  */
 268 void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 269 {
 270         tVAddr  dst = (tVAddr)Dest;
 271         tVAddr  src = (tVAddr)Src;
 272         if( (dst & 3) != (src & 3) )
 273         {
 274                 __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D" (dst), "S" (src), "c" (Num));
 275 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (UA)", Num, __builtin_return_address(0));
 276         }
 277         #if 1
 278         else if( Num > 128 && (dst & 15) == (src & 15) )
 279         {
 280                 char    tmp[16+15];     // Note, this is a hack to save/restor xmm0
 281                  int    count = 16 - (dst & 15);
 282 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (SSE)", Num, __builtin_return_address(0));
 283                 if( count < 16 )
 284                 {
 285                         Num -= count;
 286                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" : "=D"(dst),"=S"(src): "0"(dst), "1"(src), "c"(count));
 287                 }
 288
 289                 count = Num / 16;
 290                 __asm__ __volatile__ (
 291                         "movdqa 0(%5), %%xmm0;\n\t"
 292                         "1:\n\t"
 293                         "movdqa 0(%1), %%xmm0;\n\t"
 294                         "movdqa %%xmm0, 0(%0);\n\t"
 295                         "add $16,%0;\n\t"
 296                         "add $16,%1;\n\t"
 297                         "loop 1b;\n\t"
 298                         "movdqa %%xmm0, 0(%5);\n\t"
 299                         : "=r"(dst),"=r"(src)
 300                         : "0"(dst), "1"(src), "c"(count), "r" (((tVAddr)tmp+15)&~15)
 301                         );
 302
 303                 count = Num & 15;
 304                 if(count)
 305                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D"(dst), "S"(src), "c"(count));
 306         }
 307         #endif
 308         else
 309         {
 310 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p", Num, __builtin_return_address(0));
 311                 __asm__ __volatile__ (
 312                         "rep movsl;\n\t"
 313                         "mov %3, %%ecx;\n\t"
 314                         "rep movsb"
 315                         :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 316         }
 317         return Dest;
 318 }
 319
 320 /**
 321  * \fn void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 322  * \brief Copy \a Num DWORDs from \a Src to \a Dest
 323  */
 324 void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 325 {
 326         __asm__ __volatile__ ("rep movsl" :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num));
 327         return Dest;
 328 }
 329
 330 Uint64 DivMod64U(Uint64 Num, Uint64 Div, Uint64 *Rem)
 331 {
 332         Uint64  ret;
 333         if( Div < 0x100000000ULL && Num < 0xFFFFFFFF * Div ) {
 334                 Uint32  rem, ret_32;
 335                 __asm__ __volatile__(
 336                         "div %4"
 337                         : "=a" (ret_32), "=d" (rem)
 338                         : "a" ( (Uint32)(Num & 0xFFFFFFFF) ), "d" ((Uint32)(Num >> 32)), "r" (Div)
 339                         );
 340                 if(Rem) *Rem = rem;
 341                 return ret_32;
 342         }
 343
 344         ret = __udivdi3(Num, Div);
 345         if(Rem) *Rem = __umoddi3(Num, Div);
 346         return ret;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * \fn Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 351  * \brief Divide two 64-bit integers
 352  */
 353 Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 354 {
 355         Uint64  P[2];
 356         Uint64  q = 0;
 357          int    i;
 358
 359         if(Den == 0)    __asm__ __volatile__ ("int $0x0");
 360         // Common speedups
 361         if(Num <= 0xFFFFFFFF && Den <= 0xFFFFFFFF)
 362                 return (Uint32)Num / (Uint32)Den;
 363         if(Den == 1)    return Num;
 364         if(Den == 2)    return Num >> 1;        // Speed Hacks
 365         if(Den == 4)    return Num >> 2;        // Speed Hacks
 366         if(Den == 8)    return Num >> 3;        // Speed Hacks
 367         if(Den == 16)   return Num >> 4;        // Speed Hacks
 368         if(Den == 32)   return Num >> 5;        // Speed Hacks
 369         if(Den == 1024) return Num >> 10;       // Speed Hacks
 370         if(Den == 2048) return Num >> 11;       // Speed Hacks
 371         if(Den == 4096) return Num >> 12;
 372         if(Num < Den)   return 0;
 373         if(Num < Den*2) return 1;
 374         if(Num == Den*2)        return 2;
 375
 376         #if 1
 377         i = 0;  // Shut up
 378         P[0] = Num;
 379         P[1] = Den;
 380         __asm__ __volatile__ (
 381                 "fildq %2\n\t"  // Num
 382                 "fildq %1\n\t"  // Den
 383                 "fdivp\n\t"
 384                 "fistpq %0"
 385                 : "=m" (q)
 386                 : "m" (P[0]), "m" (P[1])
 387                 );
 388
 389         //Log("%llx / %llx = %llx\n", Num, Den, q);
 390         #else
 391         // Restoring division, from wikipedia
 392         // http://en.wikipedia.org/wiki/Division_(digital)
 393         P[0] = Num;     P[1] = 0;
 394         for( i = 64; i--; )
 395         {
 396                 // P <<= 1;
 397                 P[1] = (P[1] << 1) | (P[0] >> 63);
 398                 P[0] = P[0] << 1;
 399
 400                 // P -= Den << 64
 401                 P[1] -= Den;
 402
 403                 // P >= 0
 404                 if( !(P[1] & (1ULL<<63)) ) {
 405                         q |= (Uint64)1 << (63-i);
 406                 }
 407                 else {
 408                         //q |= 0 << (63-i);
 409                         P[1] += Den;
 410                 }
 411         }
 412         #endif
 413
 414         return q;
 415 }
 416
 417 /**
 418  * \fn Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 419  * \brief Get the modulus of two 64-bit integers
 420  */
 421 Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 422 {
 423         if(Den == 0)    __asm__ __volatile__ ("int $0x0");      // Call Div by Zero Error
 424         if(Den == 1)    return 0;       // Speed Hacks
 425         if(Den == 2)    return Num & 1; // Speed Hacks
 426         if(Den == 4)    return Num & 3; // Speed Hacks
 427         if(Den == 8)    return Num & 7; // Speed Hacks
 428         if(Den == 16)   return Num & 15;        // Speed Hacks
 429         if(Den == 32)   return Num & 31;        // Speed Hacks
 430         if(Den == 1024) return Num & 1023;      // Speed Hacks
 431         if(Den == 2048) return Num & 2047;      // Speed Hacks
 432         if(Den == 4096) return Num & 4095;      // Speed Hacks
 433
 434         if(Num >> 32 == 0 && Den >> 32 == 0)
 435                 return (Uint32)Num % (Uint32)Den;
 436
 437         return Num - __udivdi3(Num, Den) * Den;
 438 }
 439
 440
 441 // --- EXPORTS ---
 442 EXPORT(memcpy); EXPORT(memset);
 443 EXPORT(memcmp);
 444 //EXPORT(memcpyw);      EXPORT(memsetw);
 445 EXPORT(memcpyd);        EXPORT(memsetd);
 446 EXPORT(inb);    EXPORT(inw);    EXPORT(ind);
 447 EXPORT(outb);   EXPORT(outw);   EXPORT(outd);
 448 EXPORT(__udivdi3);      EXPORT(__umoddi3);
 449
 450 EXPORT(SHORTLOCK);
 451 EXPORT(SHORTREL);
 452 EXPORT(IS_LOCKED);