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