KernelLand/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 #include <arch_int.h>
  10 #include <hal_proc.h>   // GetCPUNum
  11
  12 #define TRACE_LOCKS     0
  13
  14 #define DEBUG_TO_E9     1
  15 #define DEBUG_TO_SERIAL 1
  16 #define SERIAL_PORT     0x3F8
  17 #define GDB_SERIAL_PORT 0x2F8
  18
  19 // === IMPRORTS ===
  20 #if TRACE_LOCKS
  21 extern struct sShortSpinlock    glDebug_Lock;
  22 extern tMutex   glPhysAlloc;
  23 #define TRACE_LOCK_COND (Lock != &glDebug_Lock && Lock != &glThreadListLock && Lock != &glPhysAlloc.Protector)
  24 //#define TRACE_LOCK_COND       (Lock != &glDebug_Lock && Lock != &glPhysAlloc.Protector)
  25 #endif
  26
  27 // === PROTOTYPES ==
  28 Uint64  __divmod64(Uint64 Num, Uint64 Den, Uint64 *Rem);
  29 Uint64  __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den);
  30 Uint64  __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den);
  31
  32 // === GLOBALS ===
  33  int    gbDebug_SerialSetup = 0;
  34  int    gbGDB_SerialSetup = 0;
  35
  36 // === CODE ===
  37 /**
  38  * \brief Determine if a short spinlock is locked
  39  * \param Lock  Lock pointer
  40  */
  41 int IS_LOCKED(struct sShortSpinlock *Lock)
  42 {
  43         return !!Lock->Lock;
  44 }
  45
  46 /**
  47  * \brief Check if the current CPU has the lock
  48  * \param Lock  Lock pointer
  49  */
  50 int CPU_HAS_LOCK(struct sShortSpinlock *Lock)
  51 {
  52         return Lock->Lock == GetCPUNum() + 1;
  53 }
  54
  55 void __AtomicTestSetLoop(Uint *Ptr, Uint Value)
  56 {
  57         __ASM__(
  58                 "1:\n\t"
  59                 "xor %%eax, %%eax;\n\t"
  60                 "lock cmpxchgl %0, (%1);\n\t"
  61                 "jnz 1b;\n\t"
  62                 :: "r"(Value), "r"(Ptr)
  63                 : "eax" // EAX clobbered
  64                 );
  65 }
  66 /**
  67  * \brief Acquire a Short Spinlock
  68  * \param Lock  Lock pointer
  69  *
  70  * This type of mutex should only be used for very short sections of code,
  71  * or in places where a Mutex_* would be overkill, such as appending
  72  * an element to linked list (usually two assignement lines in C)
  73  *
  74  * \note This type of lock halts interrupts, so ensure that no timing
  75  * functions are called while it is held. As a matter of fact, spend as
  76  * little time as possible with this lock held
  77  * \note If \a STACKED_LOCKS is set, this type of spinlock can be nested
  78  */
  79 void SHORTLOCK(struct sShortSpinlock *Lock)
  80 {
  81          int    IF;
  82          int    cpu = GetCPUNum() + 1;
  83
  84         // Save interrupt state
  85         __ASM__ ("pushf;\n\tpop %0" : "=r"(IF));
  86         IF &= 0x200;    // AND out all but the interrupt flag
  87
  88         ASSERT( !CPU_HAS_LOCK(Lock) );
  89
  90         #if TRACE_LOCKS
  91         if( TRACE_LOCK_COND )
  92         {
  93                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
  94                 Debug("%i %p obtaining %p (Called by %p)", cpu-1,  __builtin_return_address(0), Lock, __builtin_return_address(1));
  95         }
  96         #endif
  97
  98         __ASM__("cli");
  99
 100         // Wait for another CPU to release
 101         __AtomicTestSetLoop( (Uint*)&Lock->Lock, cpu );
 102         Lock->IF = IF;
 103
 104         #if TRACE_LOCKS
 105         if( TRACE_LOCK_COND )
 106         {
 107                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
 108                 Debug("%i %p locked by %p\t%p", cpu-1, Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
 109 //              Debug("got it");
 110         }
 111         #endif
 112 }
 113 /**
 114  * \brief Release a short lock
 115  * \param Lock  Lock pointer
 116  */
 117 void SHORTREL(struct sShortSpinlock *Lock)
 118 {
 119         #if TRACE_LOCKS
 120         if( TRACE_LOCK_COND )
 121         {
 122                 //Log_Log("LOCK", "%p released by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
 123                 Debug("Lock %p released by %p\t%p", Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
 124         }
 125         #endif
 126
 127         // Lock->IF can change anytime once Lock->Lock is zeroed
 128         if(Lock->IF) {
 129                 Lock->Lock = 0;
 130                 __ASM__ ("sti");
 131         }
 132         else {
 133                 Lock->Lock = 0;
 134         }
 135 }
 136
 137 // === DEBUG IO ===
 138 #if USE_GDB_STUB
 139 int putDebugChar(char ch)
 140 {
 141         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 142                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 143                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 144                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 145                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //  (base is         (hi byte)
 146                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit (8N1)
 147                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 148                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 149                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 150         }
 151         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 152         outb(GDB_SERIAL_PORT, ch);
 153         return 0;
 154 }
 155 int getDebugChar(void)
 156 {
 157         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 158                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 159                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 160                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 161                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                   (hi byte)
 162                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 163                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 164                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 165                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 166         }
 167         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 1) == 0)     ;
 168         return inb(GDB_SERIAL_PORT);
 169 }
 170 #endif  /* USE_GDB_STUB */
 171
 172 void Debug_PutCharDebug(char ch)
 173 {
 174         #if DEBUG_TO_E9
 175         __asm__ __volatile__ ( "outb %%al, $0xe9" :: "a"(((Uint8)ch)) );
 176         #endif
 177
 178         #if DEBUG_TO_SERIAL
 179         if(!gbDebug_SerialSetup) {
 180                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 181                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 182                 outb(SERIAL_PORT + 0, 0x01);    // Set divisor to 1 (lo byte) - 115200 baud
 183                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                  (hi byte)
 184                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 185                 outb(SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 186                 outb(SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 187                 gbDebug_SerialSetup = 1;
 188         }
 189         while( (inb(SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 190         outb(SERIAL_PORT, ch);
 191         #endif
 192 }
 193
 194 void Debug_PutStringDebug(const char *String)
 195 {
 196         while(*String)
 197                 Debug_PutCharDebug(*String++);
 198 }
 199
 200 // === IO Commands ===
 201 void outb(Uint16 Port, Uint8 Data)
 202 {
 203         __asm__ __volatile__ ("outb %%al, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 204 }
 205 void outw(Uint16 Port, Uint16 Data)
 206 {
 207         __asm__ __volatile__ ("outw %%ax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 208 }
 209 void outd(Uint16 Port, Uint32 Data)
 210 {
 211         __asm__ __volatile__ ("outl %%eax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 212 }
 213 Uint8 inb(Uint16 Port)
 214 {
 215         Uint8   ret;
 216         __asm__ __volatile__ ("inb %%dx, %%al":"=a"(ret):"d"(Port));
 217         return ret;
 218 }
 219 Uint16 inw(Uint16 Port)
 220 {
 221         Uint16  ret;
 222         __asm__ __volatile__ ("inw %%dx, %%ax":"=a"(ret):"d"(Port));
 223         return ret;
 224 }
 225 Uint32 ind(Uint16 Port)
 226 {
 227         Uint32  ret;
 228         __asm__ __volatile__ ("inl %%dx, %%eax":"=a"(ret):"d"(Port));
 229         return ret;
 230 }
 231
 232 /**
 233  * \fn void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 234  * \brief Do a byte granuality set of Dest
 235  */
 236 void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 237 {
 238         Uint32  val = Val&0xFF;
 239         val |= val << 8;
 240         val |= val << 16;
 241         __asm__ __volatile__ (
 242                 "rep stosl;\n\t"
 243                 "mov %3, %%ecx;\n\t"
 244                 "rep stosb"
 245                 :: "D" (Dest), "a" (val), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 246         return Dest;
 247 }
 248 /**
 249  * \brief Set double words
 250  */
 251 void *memsetd(void *Dest, Uint32 Val, size_t Num)
 252 {
 253         __asm__ __volatile__ ("rep stosl" :: "D" (Dest), "a" (Val), "c" (Num));
 254         return Dest;
 255 }
 256
 257 /**
 258  * \fn int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 259  * \brief Compare two pieces of memory
 260  */
 261 int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 262 {
 263         const Uint8     *d1 = m1;
 264         const Uint8     *d2 = m2;
 265         if( Num == 0 )  return 0;       // No bytes are always identical
 266
 267         while(Num--)
 268         {
 269                 if(*d1 != *d2)
 270                         return *d1 - *d2;
 271                 d1 ++;
 272                 d2 ++;
 273         }
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 /**
 278  * \fn void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 279  * \brief Copy \a Num bytes from \a Src to \a Dest
 280  */
 281 void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 282 {
 283         tVAddr  dst = (tVAddr)Dest;
 284         tVAddr  src = (tVAddr)Src;
 285         if( (dst & 3) != (src & 3) )
 286         {
 287                 __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D" (dst), "S" (src), "c" (Num));
 288 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (UA)", Num, __builtin_return_address(0));
 289         }
 290         #if 1
 291         else if( Num > 128 && (dst & 15) == (src & 15) )
 292         {
 293                 char    tmp[16+15];     // Note, this is a hack to save/restor xmm0
 294                  int    count = 16 - (dst & 15);
 295 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (SSE)", Num, __builtin_return_address(0));
 296                 if( count < 16 )
 297                 {
 298                         Num -= count;
 299                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" : "=D"(dst),"=S"(src): "0"(dst), "1"(src), "c"(count));
 300                 }
 301
 302                 count = Num / 16;
 303                 __asm__ __volatile__ (
 304                         "movdqa 0(%5), %%xmm0;\n\t"
 305                         "1:\n\t"
 306                         "movdqa 0(%1), %%xmm0;\n\t"
 307                         "movdqa %%xmm0, 0(%0);\n\t"
 308                         "add $16,%0;\n\t"
 309                         "add $16,%1;\n\t"
 310                         "loop 1b;\n\t"
 311                         "movdqa %%xmm0, 0(%5);\n\t"
 312                         : "=r"(dst),"=r"(src)
 313                         : "0"(dst), "1"(src), "c"(count), "r" (((tVAddr)tmp+15)&~15)
 314                         );
 315
 316                 count = Num & 15;
 317                 if(count)
 318                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D"(dst), "S"(src), "c"(count));
 319         }
 320         #endif
 321         else
 322         {
 323 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p", Num, __builtin_return_address(0));
 324                 __asm__ __volatile__ (
 325                         "rep movsl;\n\t"
 326                         "mov %3, %%ecx;\n\t"
 327                         "rep movsb"
 328                         :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 329         }
 330         return Dest;
 331 }
 332
 333 /**
 334  * \fn void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 335  * \brief Copy \a Num DWORDs from \a Src to \a Dest
 336  */
 337 void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 338 {
 339         __asm__ __volatile__ ("rep movsl" :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num));
 340         return Dest;
 341 }
 342
 343 #include "../helpers.h"
 344
 345 DEF_DIVMOD(64);
 346
 347 Uint64 DivMod64U(Uint64 Num, Uint64 Div, Uint64 *Rem)
 348 {
 349         if( Div < 0x100000000ULL && Num < 0xFFFFFFFF * Div ) {
 350                 Uint32  rem, ret_32;
 351                 __asm__ __volatile__(
 352                         "div %4"
 353                         : "=a" (ret_32), "=d" (rem)
 354                         : "a" ( (Uint32)(Num & 0xFFFFFFFF) ), "d" ((Uint32)(Num >> 32)), "r" (Div)
 355                         );
 356                 if(Rem) *Rem = rem;
 357                 return ret_32;
 358         }
 359
 360         return __divmod64(Num, Div, Rem);
 361 }
 362
 363 /**
 364  * \fn Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 365  * \brief Divide two 64-bit integers
 366  */
 367 Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 368 {
 369         if(Den == 0) {
 370                 __asm__ __volatile__ ("int $0x0");
 371                 return -1;
 372         }
 373         // Common speedups
 374         if(Num <= 0xFFFFFFFF && Den <= 0xFFFFFFFF)
 375                 return (Uint32)Num / (Uint32)Den;
 376         if(Den == 1)    return Num;
 377         if(Den == 2)    return Num >> 1;        // Speed Hacks
 378         if(Den == 4)    return Num >> 2;        // Speed Hacks
 379         if(Den == 8)    return Num >> 3;        // Speed Hacks
 380         if(Den == 16)   return Num >> 4;        // Speed Hacks
 381         if(Den == 32)   return Num >> 5;        // Speed Hacks
 382         if(Den == 1024) return Num >> 10;       // Speed Hacks
 383         if(Den == 2048) return Num >> 11;       // Speed Hacks
 384         if(Den == 4096) return Num >> 12;
 385         if(Num < Den)   return 0;
 386         if(Num < Den*2) return 1;
 387         if(Num == Den*2)        return 2;
 388
 389         return __divmod64(Num, Den, NULL);
 390 }
 391
 392 /**
 393  * \fn Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 394  * \brief Get the modulus of two 64-bit integers
 395  */
 396 Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 397 {
 398         Uint64  ret = 0;
 399         if(Den == 0) {
 400                 __asm__ __volatile__ ("int $0x0");      // Call Div by Zero Error
 401                 return -1;
 402         }
 403         if(Den == 1)    return 0;       // Speed Hacks
 404         if(Den == 2)    return Num & 1; // Speed Hacks
 405         if(Den == 4)    return Num & 3; // Speed Hacks
 406         if(Den == 8)    return Num & 7; // Speed Hacks
 407         if(Den == 16)   return Num & 15;        // Speed Hacks
 408         if(Den == 32)   return Num & 31;        // Speed Hacks
 409         if(Den == 1024) return Num & 1023;      // Speed Hacks
 410         if(Den == 2048) return Num & 2047;      // Speed Hacks
 411         if(Den == 4096) return Num & 4095;      // Speed Hacks
 412
 413         if(Num >> 32 == 0 && Den >> 32 == 0)
 414                 return (Uint32)Num % (Uint32)Den;
 415
 416         __divmod64(Num, Den, &ret);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420
 421 // --- EXPORTS ---
 422 EXPORT(memcpy); EXPORT(memset);
 423 EXPORT(memcmp);
 424 //EXPORT(memcpyw);      EXPORT(memsetw);
 425 EXPORT(memcpyd);        EXPORT(memsetd);
 426 EXPORT(inb);    EXPORT(inw);    EXPORT(ind);
 427 EXPORT(outb);   EXPORT(outw);   EXPORT(outd);
 428 EXPORT(__udivdi3);      EXPORT(__umoddi3);
 429
 430 EXPORT(SHORTLOCK);
 431 EXPORT(SHORTREL);
 432 EXPORT(IS_LOCKED);