src/kernel/ProcMng/ProcMngTask.c

   1 /******************************************************************************/
   2 /* src/kernel/ProcMng/ProcMngTask.c                                           */
   3 /*                                                                 2017/04/16 */
   4 /* Copyright (C) 2017 Mochi.                                                  */
   5 /******************************************************************************/
   6 /******************************************************************************/
   7 /* インクルード                                                               */
   8 /******************************************************************************/
   9 /* 共通ヘッダ */
  10 #include <stdarg.h>
  11 #include <stdint.h>
  12 #include <string.h>
  13 #include <hardware/IA32/IA32Instruction.h>
  14
  15 /* 外部モジュールヘッダ */
  16 #include <Cmn.h>
  17 #include <Debug.h>
  18 #include <MemMng.h>
  19 #include <ProcMng.h>
  20
  21 /* 内部モジュールヘッダ */
  22 #include "ProcMngSched.h"
  23 #include "ProcMngTask.h"
  24 #include "ProcMngTss.h"
  25
  26
  27 /******************************************************************************/
  28 /* 定義                                                                       */
  29 /******************************************************************************/
  30 /* デバッグトレースログ出力マクロ */
  31 #ifdef DEBUG_LOG_ENABLE
  32 #define DEBUG_LOG( ... )                        \
  33     DebugLogOutput( CMN_MODULE_PROCMNG_TASK,    \
  34                     __LINE__,                   \
  35                     __VA_ARGS__ )
  36 #else
  37 #define DEBUG_LOG( ... )
  38 #endif
  39
  40 /* タスクID使用フラグ */
  41 #define TASK_ID_UNUSED ( 0 )    /** 未使用 */
  42 #define TASK_ID_USED   ( 1 )    /** 使用済 */
  43
  44 /* スタックサイズ */
  45 #define TASK_KERNEL_STACK_SIZE ( 1024000 )  /**< カーネルスタックサイズ */
  46 #define TASK_STACK_SIZE        ( 1024000 )  /**< スタックサイズ         */
  47
  48 /** タスクスタック情報 */
  49 typedef struct {
  50     void   *pTopAddr;       /**< 先頭アドレス */
  51     void   *pBottomAddr;    /**< 後尾アドレス */
  52     size_t size;            /**< サイズ       */
  53 } taskStackInfo_t;
  54
  55 /** タスク管理テーブル構造体 */
  56 typedef struct {
  57     uint8_t              used;              /**< 使用フラグ               */
  58     uint8_t              type;              /**< タスクタイプ             */
  59     uint8_t              state;             /**< タスク状態               */
  60     uint8_t              reserved;          /**< パディング               */
  61     ProcMngTaskContext_t context;           /**< コンテキスト             */
  62     uint32_t             pageDirId;         /**< ページディレクトリID     */
  63     void                 *pEntryPoint;      /**< エントリポイント         */
  64     taskStackInfo_t      kernelStackInfo;   /**< カーネルスタックアドレス */
  65     taskStackInfo_t      stackInfo;         /**< スタックアドレス         */
  66 } taskTbl_t;
  67
  68
  69 /******************************************************************************/
  70 /* 変数定義                                                                   */
  71 /******************************************************************************/
  72 /** タスク管理テーブル */
  73 static taskTbl_t gTaskTbl[ PROCMNG_TASK_ID_NUM ];
  74
  75
  76 /******************************************************************************/
  77 /* グローバル関数定義                                                         */
  78 /******************************************************************************/
  79 /******************************************************************************/
  80 /**
  81  * @brief       タスク追加
  82  * @details     タスク追加を行う。
  83  *
  84  * @param[in]   taskType     タスクタイプ
  85  *                  - PROCMNG_TASK_TYPE_DRIVER ドライバ
  86  *                  - PROCMNG_TASK_TYPE_SERVER サーバ
  87  *                  - PROCMNG_TASK_TYPE_USER   ユーザ
  88  * @param[in]   *pEntryPoint エントリポイント
  89  *
  90  * @retval      PROCMNG_TASK_ID_NULL 失敗
  91  * @retval      PROCMNG_TASK_ID_MIN  タスクID最小値
  92  * @retval      PROCMNG_TASK_ID_MAX  タスクID最大値
  93  */
  94 /******************************************************************************/
  95 uint32_t ProcMngTaskAdd( uint8_t taskType,
  96                          void    *pEntryPoint )
  97 {
  98     void            *pKernelStack;  /* カーネルスタック     */
  99     void            *pStack;        /* スタック             */
 100     int32_t         ret;            /* 関数戻り値           */
 101     uint32_t        taskId;         /* タスクID             */
 102     uint32_t        pageDirId;      /* ページディレクトリID */
 103     taskStackInfo_t *pStackInfo;    /* スタック情報         */
 104
 105     /* 初期化 */
 106     pKernelStack = NULL;
 107     pStack       = NULL;
 108     ret          = CMN_FAILURE;
 109     taskId       = PROCMNG_TASK_ID_MIN;
 110     pageDirId    = MEMMNG_PAGE_DIR_FULL;
 111     pStackInfo   = NULL;
 112
 113     /* デバッグトレースログ出力 */
 114     DEBUG_LOG( "%s() start. taskType=%u, pEntryPoint=%010p",
 115                __func__,
 116                taskType,
 117                pEntryPoint );
 118
 119     /* 空タスク検索 */
 120     for ( ; taskId < PROCMNG_TASK_ID_MAX; taskId++ ) {
 121         /* 使用フラグ判定 */
 122         if ( gTaskTbl[ taskId ].used == TASK_ID_UNUSED ) {
 123             /* 未使用 */
 124
 125             /* ページディレクトリ割当 */
 126             pageDirId = MemMngPageAllocDir();
 127
 128             /* ページディレクトリ割当結果判定 */
 129             if ( pageDirId == MEMMNG_PAGE_DIR_FULL ) {
 130                 /* 失敗 */
 131
 132                 /* [TODO] */
 133                 /* 設定したタスクを初期化する処理。異常処理はちょっと後回し */
 134
 135                 return PROCMNG_TASK_ID_NULL;
 136             }
 137
 138             /* カーネルスタック領域割り当て */
 139             pKernelStack = MemMngAreaAlloc( TASK_KERNEL_STACK_SIZE );
 140
 141             /* スタック領域割り当て */
 142             pStack = MemMngAreaAlloc( TASK_STACK_SIZE );
 143
 144             /* 割り当て結果判定 */
 145             if ( ( pKernelStack == NULL ) ||
 146                  ( pStack       == NULL )    ) {
 147                 /* 失敗 */
 148
 149                 /* [TODO] */
 150                 /* 設定したタスクを初期化する処理。異常処理はちょっと後回し */
 151
 152                 return PROCMNG_TASK_ID_NULL;
 153             }
 154
 155             /* ページマッピング（仮） */
 156             MemMngPageMap( pageDirId,
 157                            pKernelStack,
 158                            pKernelStack,
 159                            TASK_KERNEL_STACK_SIZE,
 160                            IA32_PAGING_G_NO,
 161                            IA32_PAGING_US_SV,
 162                            IA32_PAGING_RW_RW       );
 163             MemMngPageMap( pageDirId,
 164                            pStack,
 165                            pStack,
 166                            TASK_STACK_SIZE,
 167                            IA32_PAGING_G_NO,
 168                            IA32_PAGING_US_USER,
 169                            IA32_PAGING_RW_RW    );
 170
 171             /* タスク基本設定 */
 172             gTaskTbl[ taskId ].used        = TASK_ID_USED;
 173             gTaskTbl[ taskId ].type        = taskType;
 174             gTaskTbl[ taskId ].state       = 0;
 175             gTaskTbl[ taskId ].context.eip = ( uint32_t ) ProcMngTaskStart;
 176             gTaskTbl[ taskId ].context.esp = ( uint32_t ) pKernelStack +
 177                                              TASK_KERNEL_STACK_SIZE;
 178             gTaskTbl[ taskId ].pEntryPoint = pEntryPoint;
 179             gTaskTbl[ taskId ].pageDirId   = pageDirId;
 180
 181             /* カーネルスタック情報設定 */
 182             pStackInfo              = &( gTaskTbl[ taskId ].kernelStackInfo );
 183             pStackInfo->pTopAddr    = pKernelStack;
 184             pStackInfo->pBottomAddr = pKernelStack + TASK_KERNEL_STACK_SIZE;
 185             pStackInfo->size        = TASK_KERNEL_STACK_SIZE;
 186
 187             /* スタック情報設定 */
 188             pStackInfo              = &( gTaskTbl[ taskId ].stackInfo );
 189             pStackInfo->pTopAddr    = pStack;
 190             pStackInfo->pBottomAddr = pStack + TASK_STACK_SIZE;
 191             pStackInfo->size        = TASK_STACK_SIZE;
 192
 193             /* スケジューラ追加 */
 194             ret = ProcMngSchedAdd( taskId );
 195
 196             /* 追加結果判定 */
 197             if ( ret == CMN_FAILURE ) {
 198                 /* 失敗 */
 199
 200                 /* [TODO] */
 201                 /* 設定したタスクを初期化する処理。異常処理はちょっと後回し */
 202
 203                 return PROCMNG_TASK_ID_NULL;
 204             }
 205
 206             /* デバッグトレースログ出力 */
 207             DEBUG_LOG( "%s() end. ret=%u", __func__, taskId );
 208
 209             return taskId;
 210         }
 211     }
 212
 213     /* デバッグトレースログ出力 */
 214     DEBUG_LOG( "%s() end. ret=%u", __func__, PROCMNG_TASK_ID_NULL );
 215
 216     return PROCMNG_TASK_ID_NULL;
 217 }
 218
 219
 220 /******************************************************************************/
 221 /**
 222  * @brief       コンテキスト取得
 223  * @details     指定したタスクIDのコンテキストを取得する。
 224  *
 225  * @param[in]   taskId タスクID
 226  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MIN タスクID最小値
 227  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MAX タスクID最大値
 228  *
 229  * @return      コンテキスト
 230  */
 231 /******************************************************************************/
 232 ProcMngTaskContext_t ProcMngTaskGetContext( uint32_t taskId )
 233 {
 234     /* コンテキスト返却 */
 235     return gTaskTbl[ taskId ].context;
 236 }
 237
 238
 239 /******************************************************************************/
 240 /**
 241  * @brief       カーネルスタックアドレス取得
 242  * @details     指定したタスクIDのカーネルスタックアドレスを取得する。
 243  *
 244  * @param[in]   taskId タスクID
 245  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MIN タスクID最小値
 246  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MAX タスクID最大値
 247  *
 248  * @return      カーネルスタックアドレス
 249  */
 250 /******************************************************************************/
 251 void *ProcMngTaskGetKernelStack( uint32_t taskId )
 252 {
 253     /* カーネルスタックアドレス返却 */
 254     return gTaskTbl[ taskId ].kernelStackInfo.pBottomAddr;
 255 }
 256
 257
 258 /******************************************************************************/
 259 /**
 260  * @brief       ページディレクトリID取得
 261  * @details     指定したタスクIDのページディレクトリIDを取得する。
 262  *
 263  * @param[in]   taskId タスクID
 264  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MIN タスクID最小値
 265  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MAX タスクID最大値
 266  *
 267  * @return      ページディレクトリID
 268  */
 269 /******************************************************************************/
 270 uint32_t ProcMngTaskGetPageDirId( uint32_t taskId )
 271 {
 272     /* ページディレクトリID返却 */
 273     return gTaskTbl[ taskId ].pageDirId;
 274 }
 275
 276
 277 /******************************************************************************/
 278 /**
 279  * @brief       タスクタイプ取得
 280  * @details     指定したタスクIDのタスクタイプを取得する。
 281  *
 282  * @param[in]   taskId タスクID
 283  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MIN タスクID最小値
 284  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MAX タスクID最大値
 285  *
 286  * @retval      PROCMNG_TASK_TYPE_DRIVER ドライバ
 287  * @retval      PROCMNG_TASK_TYPE_SERVER サーバ
 288  * @retval      PROCMNG_TASK_TYPE_USER   ユーザ
 289  */
 290 /******************************************************************************/
 291 uint8_t ProcMngTaskGetType( uint32_t taskId )
 292 {
 293     /* タスクタイプ返却 */
 294     return gTaskTbl[ taskId ].type;
 295 }
 296
 297
 298 /******************************************************************************/
 299 /**
 300  * @brief       タスク管理初期化
 301  * @details     タスク管理サブモジュールの初期化を行う。
 302  */
 303 /******************************************************************************/
 304 void ProcMngTaskInit( void )
 305 {
 306     /* デバッグトレースログ出力 */
 307     DEBUG_LOG( "%s() start.", __func__ );
 308
 309     /* タスク管理テーブル初期化 */
 310     memset( gTaskTbl, 0, sizeof ( gTaskTbl ) );
 311
 312     /* アイドルタスク設定 */
 313     gTaskTbl[ PROCMNG_TASK_ID_IDLE ].used      = TASK_ID_USED;
 314     gTaskTbl[ PROCMNG_TASK_ID_IDLE ].pageDirId = MEMMNG_PAGE_DIR_ID_IDLE;
 315
 316     /* デバッグトレースログ出力 */
 317     DEBUG_LOG( "%s() end.", __func__ );
 318
 319     return;
 320 }
 321
 322
 323 /******************************************************************************/
 324 /**
 325  * @brief       コンテキスト設定
 326  * @details     指定したタスクIDのコンテキストを設定する。
 327  *
 328  * @param[in]   taskId    設定先タスクID
 329  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MIN タスクID最小値
 330  *                  - PROCMNG_TASK_ID_MAX タスクID最大値
 331  * @param[in]   *pContext コンテキスト
 332  */
 333 /******************************************************************************/
 334 void ProcMngTaskSetContext( uint32_t             taskId,
 335                             ProcMngTaskContext_t *pContext )
 336 {
 337     /* コンテキスト設定 */
 338     gTaskTbl[ taskId ].context = *pContext;
 339
 340     return;
 341 }
 342
 343
 344 /******************************************************************************/
 345 /**
 346  * @brief       タスク起動開始
 347  * @details     タスクの起動を開始する。
 348  */
 349 /******************************************************************************/
 350 void ProcMngTaskStart( void )
 351 {
 352     void      *pEntryPoint; /* エントリポイント         */
 353     void      *pStack;      /* スタックアドレス         */
 354     uint8_t   taskType;     /* タスクタイプ             */
 355     uint32_t  taskId;       /* タスクID                 */
 356     uint32_t  codeSegSel;   /* コードセグメントセレクタ */
 357     uint32_t  dataSegSel;   /* データセグメントセレクタ */
 358     taskTbl_t *pTask;       /* タスク管理情報           */
 359
 360     /* デバッグトレースログ出力 */
 361     DEBUG_LOG( "%s() start.", __func__ );
 362
 363     /* 初期化 */
 364     taskId      = ProcMngSchedGetTaskId();      /* タスクID         */
 365     pTask       = &( gTaskTbl[ taskId ] );      /* タスク管理情報   */
 366     pEntryPoint = pTask->pEntryPoint;           /* エントリポイント */
 367     pStack      = pTask->stackInfo.pBottomAddr; /* スタックアドレス */
 368     taskType    = pTask->type;                  /* タスクタイプ     */
 369
 370     /* デバッグトレースログ出力 */
 371     DEBUG_LOG( "taskId=%d, pEntryPoint=%p, pStack=%p",
 372                taskId,
 373                pEntryPoint,
 374                pStack );
 375
 376     /* タスクタイプ判定 */
 377     if ( taskType == PROCMNG_TASK_TYPE_DRIVER ) {
 378         /* ドライバ */
 379
 380         /* セグメントセレクタ設定 */
 381         codeSegSel = MEMMNG_SEGSEL_DRIVER_CODE;     /* コード */
 382         dataSegSel = MEMMNG_SEGSEL_DRIVER_DATA;     /* データ */
 383
 384     } else if ( taskType == PROCMNG_TASK_TYPE_SERVER ) {
 385         /* サーバ */
 386
 387         codeSegSel = MEMMNG_SEGSEL_SERVER_CODE;     /* コード */
 388         dataSegSel = MEMMNG_SEGSEL_SERVER_DATA;     /* データ */
 389
 390     } else {
 391         /* ユーザ */
 392
 393         codeSegSel = MEMMNG_SEGSEL_USER_CODE;       /* コード */
 394         dataSegSel = MEMMNG_SEGSEL_USER_DATA;       /* データ */
 395     }
 396
 397     /* iretd命令用スタック設定 */
 398     IA32InstructionPush( dataSegSel );              /* ss     */
 399     IA32InstructionPush( ( uint32_t ) pStack );     /* esp    */
 400     IA32InstructionPush( 0x00003202 );              /* eflags */
 401     IA32InstructionPush( codeSegSel );              /* cs     */
 402     IA32InstructionPush( ( uint32_t ) pEntryPoint );/* eip    */
 403
 404     /* セグメントレジスタ設定用スタック設定 */
 405     IA32InstructionPush( dataSegSel );              /* gs */
 406     IA32InstructionPush( dataSegSel );              /* fs */
 407     IA32InstructionPush( dataSegSel );              /* es */
 408     IA32InstructionPush( dataSegSel );              /* ds */
 409
 410     /* 汎用レジスタ設定用スタック設定 */
 411     IA32InstructionPush( 0 );                       /* eax           */
 412     IA32InstructionPush( 0 );                       /* ecx           */
 413     IA32InstructionPush( 0 );                       /* edx           */
 414     IA32InstructionPush( 0 );                       /* ebx           */
 415     IA32InstructionPush( 0 );                       /* esp( 未使用 ) */
 416     IA32InstructionPush( 0 );                       /* ebp           */
 417     IA32InstructionPush( 0 );                       /* esi           */
 418     IA32InstructionPush( 0 );                       /* edi           */
 419
 420     /* 汎用レジスタ設定 */
 421     IA32InstructionPopad();
 422
 423     /* セグメントレジスタ設定 */
 424     IA32InstructionPopDs();
 425     IA32InstructionPopEs();
 426     IA32InstructionPopFs();
 427     IA32InstructionPopGs();
 428
 429     /* タスクエントリポイントへ移行 */
 430     IA32InstructionIretd();
 431
 432     /* not return */
 433 }
 434
 435
 436 /******************************************************************************/