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         #if TRACE_LOCKS
  89         if( TRACE_LOCK_COND )
  90         {
  91                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
  92                 Debug("%i %p obtaining %p (Called by %p)", cpu-1,  __builtin_return_address(0), Lock, __builtin_return_address(1));
  93         }
  94         #endif
  95
  96         __ASM__("cli");
  97
  98         // Wait for another CPU to release
  99         __AtomicTestSetLoop( (Uint*)&Lock->Lock, cpu );
 100         Lock->IF = IF;
 101
 102         #if TRACE_LOCKS
 103         if( TRACE_LOCK_COND )
 104         {
 105                 //Log_Log("LOCK", "%p locked by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
 106                 Debug("%i %p locked by %p\t%p", cpu-1, Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
 107 //              Debug("got it");
 108         }
 109         #endif
 110 }
 111 /**
 112  * \brief Release a short lock
 113  * \param Lock  Lock pointer
 114  */
 115 void SHORTREL(struct sShortSpinlock *Lock)
 116 {
 117         #if TRACE_LOCKS
 118         if( TRACE_LOCK_COND )
 119         {
 120                 //Log_Log("LOCK", "%p released by %p", Lock, __builtin_return_address(0));
 121                 Debug("Lock %p released by %p\t%p", Lock, __builtin_return_address(0), __builtin_return_address(1));
 122         }
 123         #endif
 124
 125         // Lock->IF can change anytime once Lock->Lock is zeroed
 126         if(Lock->IF) {
 127                 Lock->Lock = 0;
 128                 __ASM__ ("sti");
 129         }
 130         else {
 131                 Lock->Lock = 0;
 132         }
 133 }
 134
 135 // === DEBUG IO ===
 136 #if USE_GDB_STUB
 137 int putDebugChar(char ch)
 138 {
 139         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 140                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 141                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 142                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 143                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //  (base is         (hi byte)
 144                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit (8N1)
 145                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 146                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 147                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 148         }
 149         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 150         outb(GDB_SERIAL_PORT, ch);
 151         return 0;
 152 }
 153 int getDebugChar(void)
 154 {
 155         if(!gbGDB_SerialSetup) {
 156                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 157                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 158                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 159                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                   (hi byte)
 160                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 161                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 162                 outb(GDB_SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 163                 gbGDB_SerialSetup = 1;
 164         }
 165         while( (inb(GDB_SERIAL_PORT + 5) & 1) == 0)     ;
 166         return inb(GDB_SERIAL_PORT);
 167 }
 168 #endif  /* USE_GDB_STUB */
 169
 170 void Debug_PutCharDebug(char ch)
 171 {
 172         #if DEBUG_TO_E9
 173         __asm__ __volatile__ ( "outb %%al, $0xe9" :: "a"(((Uint8)ch)) );
 174         #endif
 175
 176         #if DEBUG_TO_SERIAL
 177         if(!gbDebug_SerialSetup) {
 178                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    // Disable all interrupts
 179                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x80);    // Enable DLAB (set baud rate divisor)
 180                 outb(SERIAL_PORT + 0, 0x0C);    // Set divisor to 12 (lo byte) 9600 baud
 181                 outb(SERIAL_PORT + 1, 0x00);    //                   (hi byte)
 182                 outb(SERIAL_PORT + 3, 0x03);    // 8 bits, no parity, one stop bit
 183                 outb(SERIAL_PORT + 2, 0xC7);    // Enable FIFO with 14-byte threshold and clear it
 184                 outb(SERIAL_PORT + 4, 0x0B);    // IRQs enabled, RTS/DSR set
 185                 gbDebug_SerialSetup = 1;
 186         }
 187         while( (inb(SERIAL_PORT + 5) & 0x20) == 0 );
 188         outb(SERIAL_PORT, ch);
 189         #endif
 190 }
 191
 192 void Debug_PutStringDebug(const char *String)
 193 {
 194         while(*String)
 195                 Debug_PutCharDebug(*String++);
 196 }
 197
 198 // === IO Commands ===
 199 void outb(Uint16 Port, Uint8 Data)
 200 {
 201         __asm__ __volatile__ ("outb %%al, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 202 }
 203 void outw(Uint16 Port, Uint16 Data)
 204 {
 205         __asm__ __volatile__ ("outw %%ax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 206 }
 207 void outd(Uint16 Port, Uint32 Data)
 208 {
 209         __asm__ __volatile__ ("outl %%eax, %%dx"::"d"(Port),"a"(Data));
 210 }
 211 Uint8 inb(Uint16 Port)
 212 {
 213         Uint8   ret;
 214         __asm__ __volatile__ ("inb %%dx, %%al":"=a"(ret):"d"(Port));
 215         return ret;
 216 }
 217 Uint16 inw(Uint16 Port)
 218 {
 219         Uint16  ret;
 220         __asm__ __volatile__ ("inw %%dx, %%ax":"=a"(ret):"d"(Port));
 221         return ret;
 222 }
 223 Uint32 ind(Uint16 Port)
 224 {
 225         Uint32  ret;
 226         __asm__ __volatile__ ("inl %%dx, %%eax":"=a"(ret):"d"(Port));
 227         return ret;
 228 }
 229
 230 /**
 231  * \fn void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 232  * \brief Do a byte granuality set of Dest
 233  */
 234 void *memset(void *Dest, int Val, size_t Num)
 235 {
 236         Uint32  val = Val&0xFF;
 237         val |= val << 8;
 238         val |= val << 16;
 239         __asm__ __volatile__ (
 240                 "rep stosl;\n\t"
 241                 "mov %3, %%ecx;\n\t"
 242                 "rep stosb"
 243                 :: "D" (Dest), "a" (val), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 244         return Dest;
 245 }
 246 /**
 247  * \brief Set double words
 248  */
 249 void *memsetd(void *Dest, Uint32 Val, size_t Num)
 250 {
 251         __asm__ __volatile__ ("rep stosl" :: "D" (Dest), "a" (Val), "c" (Num));
 252         return Dest;
 253 }
 254
 255 /**
 256  * \fn int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 257  * \brief Compare two pieces of memory
 258  */
 259 int memcmp(const void *m1, const void *m2, size_t Num)
 260 {
 261         const Uint8     *d1 = m1;
 262         const Uint8     *d2 = m2;
 263         if( Num == 0 )  return 0;       // No bytes are always identical
 264
 265         while(Num--)
 266         {
 267                 if(*d1 != *d2)
 268                         return *d1 - *d2;
 269                 d1 ++;
 270                 d2 ++;
 271         }
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 /**
 276  * \fn void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 277  * \brief Copy \a Num bytes from \a Src to \a Dest
 278  */
 279 void *memcpy(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 280 {
 281         tVAddr  dst = (tVAddr)Dest;
 282         tVAddr  src = (tVAddr)Src;
 283         if( (dst & 3) != (src & 3) )
 284         {
 285                 __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D" (dst), "S" (src), "c" (Num));
 286 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (UA)", Num, __builtin_return_address(0));
 287         }
 288         #if 1
 289         else if( Num > 128 && (dst & 15) == (src & 15) )
 290         {
 291                 char    tmp[16+15];     // Note, this is a hack to save/restor xmm0
 292                  int    count = 16 - (dst & 15);
 293 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p (SSE)", Num, __builtin_return_address(0));
 294                 if( count < 16 )
 295                 {
 296                         Num -= count;
 297                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" : "=D"(dst),"=S"(src): "0"(dst), "1"(src), "c"(count));
 298                 }
 299
 300                 count = Num / 16;
 301                 __asm__ __volatile__ (
 302                         "movdqa 0(%5), %%xmm0;\n\t"
 303                         "1:\n\t"
 304                         "movdqa 0(%1), %%xmm0;\n\t"
 305                         "movdqa %%xmm0, 0(%0);\n\t"
 306                         "add $16,%0;\n\t"
 307                         "add $16,%1;\n\t"
 308                         "loop 1b;\n\t"
 309                         "movdqa %%xmm0, 0(%5);\n\t"
 310                         : "=r"(dst),"=r"(src)
 311                         : "0"(dst), "1"(src), "c"(count), "r" (((tVAddr)tmp+15)&~15)
 312                         );
 313
 314                 count = Num & 15;
 315                 if(count)
 316                         __asm__ __volatile__ ("rep movsb" :: "D"(dst), "S"(src), "c"(count));
 317         }
 318         #endif
 319         else
 320         {
 321 //              Debug("\nmemcpy:Num=0x%x by %p", Num, __builtin_return_address(0));
 322                 __asm__ __volatile__ (
 323                         "rep movsl;\n\t"
 324                         "mov %3, %%ecx;\n\t"
 325                         "rep movsb"
 326                         :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num/4), "r" (Num&3));
 327         }
 328         return Dest;
 329 }
 330
 331 /**
 332  * \fn void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 333  * \brief Copy \a Num DWORDs from \a Src to \a Dest
 334  */
 335 void *memcpyd(void *Dest, const void *Src, size_t Num)
 336 {
 337         __asm__ __volatile__ ("rep movsl" :: "D" (Dest), "S" (Src), "c" (Num));
 338         return Dest;
 339 }
 340
 341 #include "../helpers.h"
 342
 343 DEF_DIVMOD(64);
 344
 345 Uint64 DivMod64U(Uint64 Num, Uint64 Div, Uint64 *Rem)
 346 {
 347         if( Div < 0x100000000ULL && Num < 0xFFFFFFFF * Div ) {
 348                 Uint32  rem, ret_32;
 349                 __asm__ __volatile__(
 350                         "div %4"
 351                         : "=a" (ret_32), "=d" (rem)
 352                         : "a" ( (Uint32)(Num & 0xFFFFFFFF) ), "d" ((Uint32)(Num >> 32)), "r" (Div)
 353                         );
 354                 if(Rem) *Rem = rem;
 355                 return ret_32;
 356         }
 357
 358         return __divmod64(Num, Div, Rem);
 359 }
 360
 361 /**
 362  * \fn Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 363  * \brief Divide two 64-bit integers
 364  */
 365 Uint64 __udivdi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 366 {
 367         if(Den == 0) {
 368                 __asm__ __volatile__ ("int $0x0");
 369                 return -1;
 370         }
 371         // Common speedups
 372         if(Num <= 0xFFFFFFFF && Den <= 0xFFFFFFFF)
 373                 return (Uint32)Num / (Uint32)Den;
 374         if(Den == 1)    return Num;
 375         if(Den == 2)    return Num >> 1;        // Speed Hacks
 376         if(Den == 4)    return Num >> 2;        // Speed Hacks
 377         if(Den == 8)    return Num >> 3;        // Speed Hacks
 378         if(Den == 16)   return Num >> 4;        // Speed Hacks
 379         if(Den == 32)   return Num >> 5;        // Speed Hacks
 380         if(Den == 1024) return Num >> 10;       // Speed Hacks
 381         if(Den == 2048) return Num >> 11;       // Speed Hacks
 382         if(Den == 4096) return Num >> 12;
 383         if(Num < Den)   return 0;
 384         if(Num < Den*2) return 1;
 385         if(Num == Den*2)        return 2;
 386
 387         return __divmod64(Num, Den, NULL);
 388 }
 389
 390 /**
 391  * \fn Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 392  * \brief Get the modulus of two 64-bit integers
 393  */
 394 Uint64 __umoddi3(Uint64 Num, Uint64 Den)
 395 {
 396         Uint64  ret = 0;
 397         if(Den == 0) {
 398                 __asm__ __volatile__ ("int $0x0");      // Call Div by Zero Error
 399                 return -1;
 400         }
 401         if(Den == 1)    return 0;       // Speed Hacks
 402         if(Den == 2)    return Num & 1; // Speed Hacks
 403         if(Den == 4)    return Num & 3; // Speed Hacks
 404         if(Den == 8)    return Num & 7; // Speed Hacks
 405         if(Den == 16)   return Num & 15;        // Speed Hacks
 406         if(Den == 32)   return Num & 31;        // Speed Hacks
 407         if(Den == 1024) return Num & 1023;      // Speed Hacks
 408         if(Den == 2048) return Num & 2047;      // Speed Hacks
 409         if(Den == 4096) return Num & 4095;      // Speed Hacks
 410
 411         if(Num >> 32 == 0 && Den >> 32 == 0)
 412                 return (Uint32)Num % (Uint32)Den;
 413
 414         __divmod64(Num, Den, &ret);
 415         return ret;
 416 }
 417
 418
 419 // --- EXPORTS ---
 420 EXPORT(memcpy); EXPORT(memset);
 421 EXPORT(memcmp);
 422 //EXPORT(memcpyw);      EXPORT(memsetw);
 423 EXPORT(memcpyd);        EXPORT(memsetd);
 424 EXPORT(inb);    EXPORT(inw);    EXPORT(ind);
 425 EXPORT(outb);   EXPORT(outw);   EXPORT(outd);
 426 EXPORT(__udivdi3);      EXPORT(__umoddi3);
 427
 428 EXPORT(SHORTLOCK);
 429 EXPORT(SHORTREL);
 430 EXPORT(IS_LOCKED);