sys/i386/i386/swtch.s

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  * LWKT threads Copyright (c) 2003 Matthew Dillon
   5  *
   6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   7  * William Jolitz.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  18  *    must display the following acknowledgement:
  19  *      This product includes software developed by the University of
  20  *      California, Berkeley and its contributors.
  21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  23  *    without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/swtch.s,v 1.89.2.10 2003/01/23 03:36:24 ps Exp $
  38  * $DragonFly: src/sys/i386/i386/Attic/swtch.s,v 1.12 2003/06/22 17:08:39 dillon Exp $
  39  */
  40
  41 #include "npx.h"
  42 #include "opt_user_ldt.h"
  43
  44 #include <sys/rtprio.h>
  45
  46 #include <machine/asmacros.h>
  47 #include <machine/ipl.h>
  48
  49 #ifdef SMP
  50 #include <machine/pmap.h>
  51 #include <machine/smptests.h>           /** GRAB_LOPRIO */
  52 #include <machine/apic.h>
  53 #include <machine/lock.h>
  54 #endif /* SMP */
  55
  56 #include "assym.s"
  57
  58         .data
  59
  60         .globl  _panic
  61
  62 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
  63         .globl  _swtch_optim_stats, _tlb_flush_count
  64 _swtch_optim_stats:     .long   0               /* number of _swtch_optims */
  65 _tlb_flush_count:       .long   0
  66 #endif
  67
  68         .text
  69
  70
  71 /*
  72  * cpu_heavy_switch(next_thread)
  73  *
  74  *      Switch from the current thread to a new thread.  This entry
  75  *      is normally called via the thread->td_switch function, and will
  76  *      only be called when the current thread is a heavy weight process.
  77  *
  78  *      YYY disable interrupts once giant is removed.
  79  */
  80 ENTRY(cpu_heavy_switch)
  81         movl    _curthread,%ecx
  82         movl    TD_PROC(%ecx),%ecx
  83
  84         cli
  85 #ifdef SMP
  86         movb    P_ONCPU(%ecx), %al              /* save "last" cpu */
  87         movb    %al, P_LASTCPU(%ecx)
  88         movb    $0xff, P_ONCPU(%ecx)            /* "leave" the cpu */
  89 #endif /* SMP */
  90         movl    P_VMSPACE(%ecx), %edx
  91 #ifdef SMP
  92         movl    _cpuid, %eax
  93 #else
  94         xorl    %eax, %eax
  95 #endif /* SMP */
  96         btrl    %eax, VM_PMAP+PM_ACTIVE(%edx)
  97
  98         /*
  99          * Save general regs
 100          */
 101         movl    P_THREAD(%ecx),%edx
 102         movl    TD_PCB(%edx),%edx
 103         movl    (%esp),%eax                     /* Hardware registers */
 104         movl    %eax,PCB_EIP(%edx)
 105         movl    %ebx,PCB_EBX(%edx)
 106         movl    %esp,PCB_ESP(%edx)
 107         movl    %ebp,PCB_EBP(%edx)
 108         movl    %esi,PCB_ESI(%edx)
 109         movl    %edi,PCB_EDI(%edx)
 110         movl    %gs,PCB_GS(%edx)
 111
 112         /*
 113          * Push the LWKT switch restore function, which resumes a heavy
 114          * weight process.  Note that the LWKT switcher is based on
 115          * TD_SP, while the heavy weight process switcher is based on
 116          * PCB_ESP.  TD_SP is usually one pointer pushed relative to
 117          * PCB_ESP.
 118          */
 119         movl    P_THREAD(%ecx),%eax
 120         pushl   $cpu_heavy_restore
 121         movl    %esp,TD_SP(%eax)
 122
 123         /*
 124          * Save debug regs if necessary
 125          */
 126         movb    PCB_FLAGS(%edx),%al
 127         andb    $PCB_DBREGS,%al
 128         jz      1f                              /* no, skip over */
 129         movl    %dr7,%eax                       /* yes, do the save */
 130         movl    %eax,PCB_DR7(%edx)
 131         andl    $0x0000fc00, %eax               /* disable all watchpoints */
 132         movl    %eax,%dr7
 133         movl    %dr6,%eax
 134         movl    %eax,PCB_DR6(%edx)
 135         movl    %dr3,%eax
 136         movl    %eax,PCB_DR3(%edx)
 137         movl    %dr2,%eax
 138         movl    %eax,PCB_DR2(%edx)
 139         movl    %dr1,%eax
 140         movl    %eax,PCB_DR1(%edx)
 141         movl    %dr0,%eax
 142         movl    %eax,PCB_DR0(%edx)
 143 1:
 144
 145         /*
 146          * Save BGL nesting count.  Note that we hold the BGL with a
 147          * count of at least 1 on entry to cpu_heavy_switch().
 148          */
 149 #ifdef SMP
 150         movl    _mp_lock, %eax
 151         /* XXX FIXME: we should be saving the local APIC TPR */
 152 #ifdef DIAGNOSTIC
 153         cmpl    $FREE_LOCK, %eax                /* is it free? */
 154         je      badsw4                          /* yes, bad medicine! */
 155 #endif /* DIAGNOSTIC */
 156         andl    $COUNT_FIELD, %eax              /* clear CPU portion */
 157         movl    %eax, PCB_MPNEST(%edx)          /* store it */
 158 #endif /* SMP */
 159
 160         /*
 161          * Save the FP state if we have used the FP.
 162          */
 163 #if NNPX > 0
 164         movl    P_THREAD(%ecx),%ecx
 165         cmpl    %ecx,_npxthread
 166         jne     1f
 167         addl    $PCB_SAVEFPU,%edx               /* h/w bugs make saving complicated */
 168         pushl   %edx
 169         call    _npxsave                        /* do it in a big C function */
 170         popl    %eax
 171 1:
 172         /* %ecx,%edx trashed */
 173 #endif  /* NNPX > 0 */
 174
 175         /*
 176          * Switch to the next thread, which was passed as an argument
 177          * to cpu_heavy_switch().  Due to the switch-restore function we pushed,
 178          * the argument is at 8(%esp).  Set the current thread, load the
 179          * stack pointer, and 'ret' into the switch-restore function.
 180          */
 181         movl    8(%esp),%eax
 182         movl    %eax,_curthread
 183         movl    TD_SP(%eax),%esp
 184         ret
 185
 186 /*
 187  *  cpu_exit_switch()
 188  *
 189  *      The switch function is changed to this when a thread is going away
 190  *      for good.  We have to ensure that the MMU state is not cached, and
 191  *      we don't bother saving the existing thread state before switching.
 192  *
 193  *      At this point we are in a critical section and this cpu owns the
 194  *      thread's token, which serves as an interlock until the switchout is
 195  *      complete.
 196  */
 197 ENTRY(cpu_exit_switch)
 198         /*
 199          * Get us out of the vmspace
 200          */
 201         movl    _IdlePTD,%ecx
 202         movl    %cr3,%eax
 203         cmpl    %ecx,%eax
 204         je      1f
 205         movl    %ecx,%cr3
 206         movl    _curthread,%ecx
 207 1:
 208         /*
 209          * Switch to the next thread.
 210          */
 211         cli
 212         movl    4(%esp),%eax
 213         movl    %eax,_curthread
 214         movl    TD_SP(%eax),%esp
 215
 216         /*
 217          * We are now effectively the next thread, transfer ownership to
 218          * this thread and release the original thread's RW lock, which
 219          * will allow it to be reaped.   Messy but rock solid.
 220          */
 221         addl    $TD_RWLOCK,%ecx
 222         movl    %eax,RW_OWNER(%ecx)
 223         pushl   %eax
 224         pushl   %ecx
 225         call    lwkt_exunlock
 226         addl    $4,%esp
 227         popl    %eax
 228
 229         /*
 230          * Restore the next thread's state and resume it.  Note: the
 231          * restore function assumes that the next thread's address is
 232          * in %eax.
 233          */
 234         ret
 235
 236 /*
 237  * cpu_heavy_restore()  (current thread in %eax on entry)
 238  *
 239  *      Restore the thread after an LWKT switch.  This entry is normally
 240  *      called via the LWKT switch restore function, which was pulled
 241  *      off the thread stack and jumped to.
 242  *
 243  *      This entry is only called if the thread was previously saved
 244  *      using cpu_heavy_switch() (the heavy weight process thread switcher).
 245  *
 246  *      YYY theoretically we do not have to restore everything here, a lot
 247  *      of this junk can wait until we return to usermode.  But for now
 248  *      we restore everything.
 249  *
 250  *      YYY STI/CLI sequencing.
 251  *
 252  *      YYY note: spl check is done in mi_switch when it splx()'s.
 253  */
 254 ENTRY(cpu_heavy_restore)
 255         /* interrupts are disabled */
 256         movl    TD_PCB(%eax),%edx
 257         movl    TD_PROC(%eax),%ecx
 258 #ifdef  DIAGNOSTIC
 259         cmpb    $SRUN,P_STAT(%ecx)
 260         jne     badsw2
 261 #endif
 262
 263 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 264         incl    _swtch_optim_stats
 265 #endif
 266         /*
 267          * Restore the MMU address space
 268          */
 269         movl    %cr3,%ebx
 270         cmpl    PCB_CR3(%edx),%ebx
 271         je      4f
 272 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
 273         decl    _swtch_optim_stats
 274         incl    _tlb_flush_count
 275 #endif
 276         movl    PCB_CR3(%edx),%ebx
 277         movl    %ebx,%cr3
 278 4:
 279
 280         /*
 281          * Deal with the PCB extension, restore the private tss
 282          */
 283 #ifdef SMP
 284         movl    _cpuid, %esi
 285 #else
 286         xorl    %esi, %esi
 287 #endif
 288         cmpl    $0, PCB_EXT(%edx)               /* has pcb extension? */
 289         je      1f
 290         btsl    %esi, _private_tss              /* mark use of private tss */
 291         movl    PCB_EXT(%edx), %edi             /* new tss descriptor */
 292         jmp     2f
 293 1:
 294
 295         /*
 296          * update common_tss.tss_esp0 pointer.  This is the supervisor
 297          * stack pointer on entry from user mode.  Since the pcb is
 298          * at the top of the supervisor stack esp0 starts just below it.
 299          * We leave enough space for vm86 (16 bytes).
 300          *
 301          * common_tss.tss_esp0 is needed when user mode traps into the
 302          * kernel.
 303          */
 304         leal    -16(%edx),%ebx
 305         movl    %ebx, _common_tss + TSS_ESP0
 306
 307         btrl    %esi, _private_tss
 308         jae     3f
 309 #ifdef SMP
 310         movl    $gd_common_tssd, %edi
 311         addl    %fs:0, %edi
 312 #else
 313         movl    $_common_tssd, %edi
 314 #endif
 315         /*
 316          * Move the correct TSS descriptor into the GDT slot, then reload
 317          * tr.   YYY not sure what is going on here
 318          */
 319 2:
 320         movl    _tss_gdt, %ebx                  /* entry in GDT */
 321         movl    0(%edi), %eax
 322         movl    %eax, 0(%ebx)
 323         movl    4(%edi), %eax
 324         movl    %eax, 4(%ebx)
 325         movl    $GPROC0_SEL*8, %esi             /* GSEL(entry, SEL_KPL) */
 326         ltr     %si
 327
 328         /*
 329          * Tell the pmap that our cpu is using the VMSPACE now.
 330          */
 331 3:
 332         movl    P_VMSPACE(%ecx), %ebx
 333 #ifdef SMP
 334         movl    _cpuid, %eax
 335 #else
 336         xorl    %eax, %eax
 337 #endif
 338         btsl    %eax, VM_PMAP+PM_ACTIVE(%ebx)
 339
 340         /*
 341          * Restore general registers.
 342          */
 343         movl    PCB_EBX(%edx),%ebx
 344         movl    PCB_ESP(%edx),%esp
 345         movl    PCB_EBP(%edx),%ebp
 346         movl    PCB_ESI(%edx),%esi
 347         movl    PCB_EDI(%edx),%edi
 348         movl    PCB_EIP(%edx),%eax
 349         movl    %eax,(%esp)
 350
 351         /*
 352          * SMP ickyness to direct interrupts.
 353          */
 354
 355 #ifdef SMP
 356 #ifdef GRAB_LOPRIO                              /* hold LOPRIO for INTs */
 357 #ifdef CHEAP_TPR
 358         movl    $0, lapic_tpr
 359 #else
 360         andl    $~APIC_TPR_PRIO, lapic_tpr
 361 #endif /** CHEAP_TPR */
 362 #endif /** GRAB_LOPRIO */
 363         movl    _cpuid,%eax
 364         movb    %al, P_ONCPU(%ecx)
 365 #endif /* SMP */
 366
 367         /*
 368          * Restore the BGL nesting count.  Note that the nesting count will
 369          * be at least 1.
 370          */
 371 #ifdef SMP
 372         movl    _cpu_lockid, %eax
 373         orl     PCB_MPNEST(%edx), %eax          /* add next count from PROC */
 374         movl    %eax, _mp_lock                  /* load the mp_lock */
 375         /* XXX FIXME: we should be restoring the local APIC TPR */
 376 #endif /* SMP */
 377
 378         /*
 379          * Restore the user LDT if we have one
 380          */
 381 #ifdef  USER_LDT
 382         cmpl    $0, PCB_USERLDT(%edx)
 383         jnz     1f
 384         movl    __default_ldt,%eax
 385         cmpl    _currentldt,%eax
 386         je      2f
 387         lldt    __default_ldt
 388         movl    %eax,_currentldt
 389         jmp     2f
 390 1:      pushl   %edx
 391         call    _set_user_ldt
 392         popl    %edx
 393 2:
 394 #endif
 395         /*
 396          * Restore the %gs segment register, which must be done after
 397          * loading the user LDT.  Since user processes can modify the
 398          * register via procfs, this may result in a fault which is
 399          * detected by checking the fault address against cpu_switch_load_gs
 400          * in i386/i386/trap.c
 401          */
 402         .globl  cpu_switch_load_gs
 403 cpu_switch_load_gs:
 404         movl    PCB_GS(%edx),%gs
 405
 406         /*
 407          * Restore the DEBUG register state if necessary.
 408          */
 409         movb    PCB_FLAGS(%edx),%al
 410         andb    $PCB_DBREGS,%al
 411         jz      1f                              /* no, skip over */
 412         movl    PCB_DR6(%edx),%eax              /* yes, do the restore */
 413         movl    %eax,%dr6
 414         movl    PCB_DR3(%edx),%eax
 415         movl    %eax,%dr3
 416         movl    PCB_DR2(%edx),%eax
 417         movl    %eax,%dr2
 418         movl    PCB_DR1(%edx),%eax
 419         movl    %eax,%dr1
 420         movl    PCB_DR0(%edx),%eax
 421         movl    %eax,%dr0
 422         movl    %dr7,%eax                /* load dr7 so as not to disturb */
 423         andl    $0x0000fc00,%eax         /*   reserved bits               */
 424         pushl   %ebx
 425         movl    PCB_DR7(%edx),%ebx
 426         andl    $~0x0000fc00,%ebx
 427         orl     %ebx,%eax
 428         popl    %ebx
 429         movl    %eax,%dr7
 430 1:
 431 #if 0
 432         /*
 433          * Remove the heavy weight process from the heavy weight queue.
 434          * this will also have the side effect of removing the thread from
 435          * the run queue.  YYY temporary?
 436          *
 437          * LWKT threads stay on the run queue until explicitly removed.
 438          */
 439         pushl   %ecx
 440         call    remrunqueue
 441         addl    $4,%esp
 442 #endif
 443
 444         sti                     /* XXX */
 445         ret
 446
 447 CROSSJUMPTARGET(sw1a)
 448
 449 #ifdef DIAGNOSTIC
 450 badsw1:
 451         pushl   $sw0_1
 452         call    _panic
 453
 454 sw0_1:  .asciz  "cpu_switch: has wchan"
 455
 456 badsw2:
 457         pushl   $sw0_2
 458         call    _panic
 459
 460 sw0_2:  .asciz  "cpu_switch: not SRUN"
 461 #endif
 462
 463 #if defined(SMP) && defined(DIAGNOSTIC)
 464 badsw4:
 465         pushl   $sw0_4
 466         call    _panic
 467
 468 sw0_4:  .asciz  "cpu_switch: do not have lock"
 469 #endif /* SMP && DIAGNOSTIC */
 470
 471 /*
 472  * savectx(pcb)
 473  * Update pcb, saving current processor state.
 474  */
 475 ENTRY(savectx)
 476         /* fetch PCB */
 477         movl    4(%esp),%ecx
 478
 479         /* caller's return address - child won't execute this routine */
 480         movl    (%esp),%eax
 481         movl    %eax,PCB_EIP(%ecx)
 482
 483         movl    %cr3,%eax
 484         movl    %eax,PCB_CR3(%ecx)
 485
 486         movl    %ebx,PCB_EBX(%ecx)
 487         movl    %esp,PCB_ESP(%ecx)
 488         movl    %ebp,PCB_EBP(%ecx)
 489         movl    %esi,PCB_ESI(%ecx)
 490         movl    %edi,PCB_EDI(%ecx)
 491         movl    %gs,PCB_GS(%ecx)
 492
 493 #if NNPX > 0
 494         /*
 495          * If npxthread == NULL, then the npx h/w state is irrelevant and the
 496          * state had better already be in the pcb.  This is true for forks
 497          * but not for dumps (the old book-keeping with FP flags in the pcb
 498          * always lost for dumps because the dump pcb has 0 flags).
 499          *
 500          * If npxthread != NULL, then we have to save the npx h/w state to
 501          * npxthread's pcb and copy it to the requested pcb, or save to the
 502          * requested pcb and reload.  Copying is easier because we would
 503          * have to handle h/w bugs for reloading.  We used to lose the
 504          * parent's npx state for forks by forgetting to reload.
 505          */
 506         movl    _npxthread,%eax
 507         testl   %eax,%eax
 508         je      1f
 509
 510         pushl   %ecx
 511         movl    TD_PCB(%eax),%eax
 512         leal    PCB_SAVEFPU(%eax),%eax
 513         pushl   %eax
 514         pushl   %eax
 515         call    _npxsave
 516         addl    $4,%esp
 517         popl    %eax
 518         popl    %ecx
 519
 520         pushl   $PCB_SAVEFPU_SIZE
 521         leal    PCB_SAVEFPU(%ecx),%ecx
 522         pushl   %ecx
 523         pushl   %eax
 524         call    _bcopy
 525         addl    $12,%esp
 526 #endif  /* NNPX > 0 */
 527
 528 1:
 529         ret
 530
 531 /*
 532  * cpu_idle_restore()   (current thread in %eax on entry)
 533  *
 534  *      Don't bother setting up any regs other then %ebp so backtraces
 535  *      don't die.  This restore function is used to bootstrap into the
 536  *      cpu_idle() LWKT only, after that cpu_lwkt_*() will be used for
 537  *      switching.
 538  */
 539 ENTRY(cpu_idle_restore)
 540         movl    $0,%ebp
 541         pushl   $0
 542         jmp     cpu_idle
 543
 544 /*
 545  * cpu_lwkt_switch()
 546  *
 547  *      Standard LWKT switching function.  Only non-scratch registers are
 548  *      saved and we don't bother with the MMU state or anything else.
 549  *      YYY BGL, SPL
 550  */
 551 ENTRY(cpu_lwkt_switch)
 552         movl    4(%esp),%eax
 553         pushl   %ebp
 554         pushl   %ebx
 555         pushl   %esi
 556         pushl   %edi
 557         pushfl
 558         movl    _curthread,%ecx
 559         pushl   $cpu_lwkt_restore
 560         cli
 561         movl    %esp,TD_SP(%ecx)
 562         movl    %eax,_curthread
 563         movl    TD_SP(%eax),%esp
 564         ret
 565
 566 /*
 567  * cpu_idle_restore()   (current thread in %eax on entry)
 568  *
 569  */
 570 ENTRY(cpu_lwkt_restore)
 571         popfl
 572         popl    %edi
 573         popl    %esi
 574         popl    %ebx
 575         popl    %ebp
 576         movl    TD_MACH+MTD_CPL(%eax),%ecx      /* unmasked cpl? YYY too complex */
 577         notl    %ecx
 578         andl    _ipending,%ecx
 579         je      1f
 580         cmpl    $0,_intr_nesting_level          /* don't stack too deeply */
 581         jne     1f
 582         call    splz                            /* execute unmasked ints */
 583 1:
 584         ret
 585