sys/i386/i386/swtch.s

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * William Jolitz.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  * $FreeBSD$
  33  */
  34
  35 #include "opt_npx.h"
  36 #include "opt_sched.h"
  37
  38 #include <machine/asmacros.h>
  39
  40 #include "assym.s"
  41
  42 #if defined(SMP) && defined(SCHED_ULE)
  43 #define SETOP           xchgl
  44 #define BLOCK_SPIN(reg)                                                 \
  45                 movl            $blocked_lock,%eax ;                    \
  46         100: ;                                                          \
  47                 lock ;                                                  \
  48                 cmpxchgl        %eax,TD_LOCK(reg) ;                     \
  49                 jne             101f ;                                  \
  50                 pause ;                                                 \
  51                 jmp             100b ;                                  \
  52         101:
  53 #else
  54 #define SETOP           movl
  55 #define BLOCK_SPIN(reg)
  56 #endif
  57
  58 /*****************************************************************************/
  59 /* Scheduling                                                                */
  60 /*****************************************************************************/
  61
  62         .text
  63
  64 /*
  65  * cpu_throw()
  66  *
  67  * This is the second half of cpu_switch(). It is used when the current
  68  * thread is either a dummy or slated to die, and we no longer care
  69  * about its state.  This is only a slight optimization and is probably
  70  * not worth it anymore.  Note that we need to clear the pm_active bits so
  71  * we do need the old proc if it still exists.
  72  * 0(%esp) = ret
  73  * 4(%esp) = oldtd
  74  * 8(%esp) = newtd
  75  */
  76 ENTRY(cpu_throw)
  77         movl    PCPU(CPUID), %esi
  78         movl    4(%esp),%ecx                    /* Old thread */
  79         testl   %ecx,%ecx                       /* no thread? */
  80         jz      1f
  81         /* release bit from old pm_active */
  82         movl    PCPU(CURPMAP), %ebx
  83 #ifdef SMP
  84         lock
  85 #endif
  86         btrl    %esi, PM_ACTIVE(%ebx)           /* clear old */
  87 1:
  88         movl    8(%esp),%ecx                    /* New thread */
  89         movl    TD_PCB(%ecx),%edx
  90         movl    PCB_CR3(%edx),%eax
  91         LOAD_CR3(%eax)
  92         /* set bit in new pm_active */
  93         movl    TD_PROC(%ecx),%eax
  94         movl    P_VMSPACE(%eax), %ebx
  95         addl    $VM_PMAP, %ebx
  96         movl    %ebx, PCPU(CURPMAP)
  97 #ifdef SMP
  98         lock
  99 #endif
 100         btsl    %esi, PM_ACTIVE(%ebx)           /* set new */
 101         jmp     sw1
 102 END(cpu_throw)
 103
 104 /*
 105  * cpu_switch(old, new)
 106  *
 107  * Save the current thread state, then select the next thread to run
 108  * and load its state.
 109  * 0(%esp) = ret
 110  * 4(%esp) = oldtd
 111  * 8(%esp) = newtd
 112  * 12(%esp) = newlock
 113  */
 114 ENTRY(cpu_switch)
 115
 116         /* Switch to new thread.  First, save context. */
 117         movl    4(%esp),%ecx
 118
 119 #ifdef INVARIANTS
 120         testl   %ecx,%ecx                       /* no thread? */
 121         jz      badsw2                          /* no, panic */
 122 #endif
 123
 124         movl    TD_PCB(%ecx),%edx
 125
 126         movl    (%esp),%eax                     /* Hardware registers */
 127         movl    %eax,PCB_EIP(%edx)
 128         movl    %ebx,PCB_EBX(%edx)
 129         movl    %esp,PCB_ESP(%edx)
 130         movl    %ebp,PCB_EBP(%edx)
 131         movl    %esi,PCB_ESI(%edx)
 132         movl    %edi,PCB_EDI(%edx)
 133         mov     %gs,PCB_GS(%edx)
 134         pushfl                                  /* PSL */
 135         popl    PCB_PSL(%edx)
 136         /* Test if debug registers should be saved. */
 137         testl   $PCB_DBREGS,PCB_FLAGS(%edx)
 138         jz      1f                              /* no, skip over */
 139         movl    %dr7,%eax                       /* yes, do the save */
 140         movl    %eax,PCB_DR7(%edx)
 141         andl    $0x0000fc00, %eax               /* disable all watchpoints */
 142         movl    %eax,%dr7
 143         movl    %dr6,%eax
 144         movl    %eax,PCB_DR6(%edx)
 145         movl    %dr3,%eax
 146         movl    %eax,PCB_DR3(%edx)
 147         movl    %dr2,%eax
 148         movl    %eax,PCB_DR2(%edx)
 149         movl    %dr1,%eax
 150         movl    %eax,PCB_DR1(%edx)
 151         movl    %dr0,%eax
 152         movl    %eax,PCB_DR0(%edx)
 153 1:
 154
 155 #ifdef DEV_NPX
 156         /* have we used fp, and need a save? */
 157         cmpl    %ecx,PCPU(FPCURTHREAD)
 158         jne     1f
 159         pushl   PCB_SAVEFPU(%edx)               /* h/w bugs make saving complicated */
 160         call    npxsave                         /* do it in a big C function */
 161         popl    %eax
 162 1:
 163 #endif
 164
 165         /* Save is done.  Now fire up new thread. Leave old vmspace. */
 166         movl    4(%esp),%edi
 167         movl    8(%esp),%ecx                    /* New thread */
 168         movl    12(%esp),%esi                   /* New lock */
 169 #ifdef INVARIANTS
 170         testl   %ecx,%ecx                       /* no thread? */
 171         jz      badsw3                          /* no, panic */
 172 #endif
 173         movl    TD_PCB(%ecx),%edx
 174
 175         /* switch address space */
 176         movl    PCB_CR3(%edx),%eax
 177 #ifdef PAE
 178         cmpl    %eax,IdlePDPT                   /* Kernel address space? */
 179 #else
 180         cmpl    %eax,IdlePTD                    /* Kernel address space? */
 181 #endif
 182         je      sw0
 183         READ_CR3(%ebx)                          /* The same address space? */
 184         cmpl    %ebx,%eax
 185         je      sw0
 186         LOAD_CR3(%eax)                          /* new address space */
 187         movl    %esi,%eax
 188         movl    PCPU(CPUID),%esi
 189         SETOP   %eax,TD_LOCK(%edi)              /* Switchout td_lock */
 190
 191         /* Release bit from old pmap->pm_active */
 192         movl    PCPU(CURPMAP), %ebx
 193 #ifdef SMP
 194         lock
 195 #endif
 196         btrl    %esi, PM_ACTIVE(%ebx)           /* clear old */
 197
 198         /* Set bit in new pmap->pm_active */
 199         movl    TD_PROC(%ecx),%eax              /* newproc */
 200         movl    P_VMSPACE(%eax), %ebx
 201         addl    $VM_PMAP, %ebx
 202         movl    %ebx, PCPU(CURPMAP)
 203 #ifdef SMP
 204         lock
 205 #endif
 206         btsl    %esi, PM_ACTIVE(%ebx)           /* set new */
 207         jmp     sw1
 208
 209 sw0:
 210         SETOP   %esi,TD_LOCK(%edi)              /* Switchout td_lock */
 211 sw1:
 212         BLOCK_SPIN(%ecx)
 213 #ifdef XEN
 214         pushl   %eax
 215         pushl   %ecx
 216         pushl   %edx
 217         call    xen_handle_thread_switch
 218         popl    %edx
 219         popl    %ecx
 220         popl    %eax
 221         /*
 222          * XXX set IOPL
 223          */
 224 #else
 225         /*
 226          * At this point, we've switched address spaces and are ready
 227          * to load up the rest of the next context.
 228          */
 229         cmpl    $0, PCB_EXT(%edx)               /* has pcb extension? */
 230         je      1f                              /* If not, use the default */
 231         movl    $1, PCPU(PRIVATE_TSS)           /* mark use of private tss */
 232         movl    PCB_EXT(%edx), %edi             /* new tss descriptor */
 233         jmp     2f                              /* Load it up */
 234
 235 1:      /*
 236          * Use the common default TSS instead of our own.
 237          * Set our stack pointer into the TSS, it's set to just
 238          * below the PCB.  In C, common_tss.tss_esp0 = &pcb - 16;
 239          */
 240         leal    -16(%edx), %ebx                 /* leave space for vm86 */
 241         movl    %ebx, PCPU(COMMON_TSS) + TSS_ESP0
 242
 243         /*
 244          * Test this CPU's  bit in the bitmap to see if this
 245          * CPU was using a private TSS.
 246          */
 247         cmpl    $0, PCPU(PRIVATE_TSS)           /* Already using the common? */
 248         je      3f                              /* if so, skip reloading */
 249         movl    $0, PCPU(PRIVATE_TSS)
 250         PCPU_ADDR(COMMON_TSSD, %edi)
 251 2:
 252         /* Move correct tss descriptor into GDT slot, then reload tr. */
 253         movl    PCPU(TSS_GDT), %ebx             /* entry in GDT */
 254         movl    0(%edi), %eax
 255         movl    4(%edi), %esi
 256         movl    %eax, 0(%ebx)
 257         movl    %esi, 4(%ebx)
 258         movl    $GPROC0_SEL*8, %esi             /* GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL) */
 259         ltr     %si
 260 3:
 261
 262         /* Copy the %fs and %gs selectors into this pcpu gdt */
 263         leal    PCB_FSD(%edx), %esi
 264         movl    PCPU(FSGS_GDT), %edi
 265         movl    0(%esi), %eax           /* %fs selector */
 266         movl    4(%esi), %ebx
 267         movl    %eax, 0(%edi)
 268         movl    %ebx, 4(%edi)
 269         movl    8(%esi), %eax           /* %gs selector, comes straight after */
 270         movl    12(%esi), %ebx
 271         movl    %eax, 8(%edi)
 272         movl    %ebx, 12(%edi)
 273 #endif
 274         /* Restore context. */
 275         movl    PCB_EBX(%edx),%ebx
 276         movl    PCB_ESP(%edx),%esp
 277         movl    PCB_EBP(%edx),%ebp
 278         movl    PCB_ESI(%edx),%esi
 279         movl    PCB_EDI(%edx),%edi
 280         movl    PCB_EIP(%edx),%eax
 281         movl    %eax,(%esp)
 282         pushl   PCB_PSL(%edx)
 283         popfl
 284
 285         movl    %edx, PCPU(CURPCB)
 286         movl    TD_TID(%ecx),%eax
 287         movl    %ecx, PCPU(CURTHREAD)           /* into next thread */
 288
 289         /*
 290          * Determine the LDT to use and load it if is the default one and
 291          * that is not the current one.
 292          */
 293         movl    TD_PROC(%ecx),%eax
 294         cmpl    $0,P_MD+MD_LDT(%eax)
 295         jnz     1f
 296         movl    _default_ldt,%eax
 297         cmpl    PCPU(CURRENTLDT),%eax
 298         je      2f
 299         LLDT(_default_ldt)
 300         movl    %eax,PCPU(CURRENTLDT)
 301         jmp     2f
 302 1:
 303         /* Load the LDT when it is not the default one. */
 304         pushl   %edx                            /* Preserve pointer to pcb. */
 305         addl    $P_MD,%eax                      /* Pointer to mdproc is arg. */
 306         pushl   %eax
 307         call    set_user_ldt
 308         addl    $4,%esp
 309         popl    %edx
 310 2:
 311
 312         /* This must be done after loading the user LDT. */
 313         .globl  cpu_switch_load_gs
 314 cpu_switch_load_gs:
 315         mov     PCB_GS(%edx),%gs
 316
 317         /* Test if debug registers should be restored. */
 318         testl   $PCB_DBREGS,PCB_FLAGS(%edx)
 319         jz      1f
 320
 321         /*
 322          * Restore debug registers.  The special code for dr7 is to
 323          * preserve the current values of its reserved bits.
 324          */
 325         movl    PCB_DR6(%edx),%eax
 326         movl    %eax,%dr6
 327         movl    PCB_DR3(%edx),%eax
 328         movl    %eax,%dr3
 329         movl    PCB_DR2(%edx),%eax
 330         movl    %eax,%dr2
 331         movl    PCB_DR1(%edx),%eax
 332         movl    %eax,%dr1
 333         movl    PCB_DR0(%edx),%eax
 334         movl    %eax,%dr0
 335         movl    %dr7,%eax
 336         andl    $0x0000fc00,%eax
 337         movl    PCB_DR7(%edx),%ecx
 338         andl    $~0x0000fc00,%ecx
 339         orl     %ecx,%eax
 340         movl    %eax,%dr7
 341 1:
 342         ret
 343
 344 #ifdef INVARIANTS
 345 badsw1:
 346         pushal
 347         pushl   $sw0_1
 348         call    panic
 349 sw0_1:  .asciz  "cpu_throw: no newthread supplied"
 350
 351 badsw2:
 352         pushal
 353         pushl   $sw0_2
 354         call    panic
 355 sw0_2:  .asciz  "cpu_switch: no curthread supplied"
 356
 357 badsw3:
 358         pushal
 359         pushl   $sw0_3
 360         call    panic
 361 sw0_3:  .asciz  "cpu_switch: no newthread supplied"
 362 #endif
 363 END(cpu_switch)
 364
 365 /*
 366  * savectx(pcb)
 367  * Update pcb, saving current processor state.
 368  */
 369 ENTRY(savectx)
 370         /* Fetch PCB. */
 371         movl    4(%esp),%ecx
 372
 373         /* Save caller's return address.  Child won't execute this routine. */
 374         movl    (%esp),%eax
 375         movl    %eax,PCB_EIP(%ecx)
 376
 377         movl    %cr3,%eax
 378         movl    %eax,PCB_CR3(%ecx)
 379
 380         movl    %ebx,PCB_EBX(%ecx)
 381         movl    %esp,PCB_ESP(%ecx)
 382         movl    %ebp,PCB_EBP(%ecx)
 383         movl    %esi,PCB_ESI(%ecx)
 384         movl    %edi,PCB_EDI(%ecx)
 385         mov     %gs,PCB_GS(%ecx)
 386         pushfl
 387         popl    PCB_PSL(%ecx)
 388
 389 #ifdef DEV_NPX
 390         /*
 391          * If fpcurthread == NULL, then the npx h/w state is irrelevant and the
 392          * state had better already be in the pcb.  This is true for forks
 393          * but not for dumps (the old book-keeping with FP flags in the pcb
 394          * always lost for dumps because the dump pcb has 0 flags).
 395          *
 396          * If fpcurthread != NULL, then we have to save the npx h/w state to
 397          * fpcurthread's pcb and copy it to the requested pcb, or save to the
 398          * requested pcb and reload.  Copying is easier because we would
 399          * have to handle h/w bugs for reloading.  We used to lose the
 400          * parent's npx state for forks by forgetting to reload.
 401          */
 402         pushfl
 403         CLI
 404         movl    PCPU(FPCURTHREAD),%eax
 405         testl   %eax,%eax
 406         je      1f
 407
 408         pushl   %ecx
 409         movl    TD_PCB(%eax),%eax
 410         movl    PCB_SAVEFPU(%eax),%eax
 411         pushl   %eax
 412         pushl   %eax
 413         call    npxsave
 414         addl    $4,%esp
 415         popl    %eax
 416         popl    %ecx
 417
 418         pushl   $PCB_SAVEFPU_SIZE
 419         leal    PCB_USERFPU(%ecx),%ecx
 420         pushl   %ecx
 421         pushl   %eax
 422         call    bcopy
 423         addl    $12,%esp
 424 1:
 425         popfl
 426 #endif  /* DEV_NPX */
 427
 428         ret
 429 END(savectx)
 430
 431 /*
 432  * suspendctx(pcb)
 433  * Update pcb, suspending current processor state.
 434  */
 435 ENTRY(suspendctx)
 436         /* Fetch PCB. */
 437         movl    4(%esp),%ecx
 438
 439         /* Save context by calling savectx(). */
 440         pushl   %ecx
 441         call    savectx
 442         addl    $4,%esp
 443
 444         /* Fetch PCB again. */
 445         movl    4(%esp),%ecx
 446
 447         /* Update caller's return address and stack pointer. */
 448         movl    (%esp),%eax
 449         movl    %eax,PCB_EIP(%ecx)
 450         movl    %esp,PCB_ESP(%ecx)
 451
 452         /* Save other registers and descriptor tables. */
 453         movl    %cr0,%eax
 454         movl    %eax,PCB_CR0(%ecx)
 455         movl    %cr2,%eax
 456         movl    %eax,PCB_CR2(%ecx)
 457         movl    %cr4,%eax
 458         movl    %eax,PCB_CR4(%ecx)
 459
 460         movl    %dr0,%eax
 461         movl    %eax,PCB_DR0(%ecx)
 462         movl    %dr1,%eax
 463         movl    %eax,PCB_DR1(%ecx)
 464         movl    %dr2,%eax
 465         movl    %eax,PCB_DR2(%ecx)
 466         movl    %dr3,%eax
 467         movl    %eax,PCB_DR3(%ecx)
 468         movl    %dr6,%eax
 469         movl    %eax,PCB_DR6(%ecx)
 470         movl    %dr7,%eax
 471         movl    %eax,PCB_DR7(%ecx)
 472
 473         mov     %ds,PCB_DS(%ecx)
 474         mov     %es,PCB_ES(%ecx)
 475         mov     %fs,PCB_FS(%ecx)
 476         mov     %ss,PCB_SS(%ecx)
 477
 478         sgdt    PCB_GDT(%ecx)
 479         sidt    PCB_IDT(%ecx)
 480         sldt    PCB_LDT(%ecx)
 481         str     PCB_TR(%ecx)
 482
 483         movl    $1,%eax
 484         ret
 485 END(suspendctx)
 486
 487 /*
 488  * resumectx(pcb in %esi)
 489  * Resuming processor state from pcb.
 490  */
 491 ENTRY(resumectx)
 492         /* Fetch PCB. */
 493         movl    %esi,%ecx
 494
 495         /* Restore GDT. */
 496         lgdt    PCB_GDT(%ecx)
 497
 498         /* Restore segment registers */
 499         movzwl  PCB_DS(%ecx),%eax
 500         mov     %ax,%ds
 501         movzwl  PCB_ES(%ecx),%eax
 502         mov     %ax,%es
 503         movzwl  PCB_FS(%ecx),%eax
 504         mov     %ax,%fs
 505         movzwl  PCB_GS(%ecx),%eax
 506         movw    %ax,%gs
 507         movzwl  PCB_SS(%ecx),%eax
 508         mov     %ax,%ss
 509
 510         /* Restore CR2, CR4, CR3 and CR0 */
 511         movl    PCB_CR2(%ecx),%eax
 512         movl    %eax,%cr2
 513         movl    PCB_CR4(%ecx),%eax
 514         movl    %eax,%cr4
 515         movl    PCB_CR3(%ecx),%eax
 516         movl    %eax,%cr3
 517         movl    PCB_CR0(%ecx),%eax
 518         movl    %eax,%cr0
 519         jmp     1f
 520 1:
 521
 522         /* Restore descriptor tables */
 523         lidt    PCB_IDT(%ecx)
 524         lldt    PCB_LDT(%ecx)
 525
 526 #define SDT_SYS386TSS   9
 527 #define SDT_SYS386BSY   11
 528         /* Clear "task busy" bit and reload TR */
 529         movl    PCPU(TSS_GDT),%eax
 530         andb    $(~SDT_SYS386BSY | SDT_SYS386TSS),5(%eax)
 531         movzwl  PCB_TR(%ecx),%eax
 532         ltr     %ax
 533 #undef SDT_SYS386TSS
 534 #undef SDT_SYS386BSY
 535
 536         /* Restore debug registers */
 537         movl    PCB_DR0(%ecx),%eax
 538         movl    %eax,%dr0
 539         movl    PCB_DR1(%ecx),%eax
 540         movl    %eax,%dr1
 541         movl    PCB_DR2(%ecx),%eax
 542         movl    %eax,%dr2
 543         movl    PCB_DR3(%ecx),%eax
 544         movl    %eax,%dr3
 545         movl    PCB_DR6(%ecx),%eax
 546         movl    %eax,%dr6
 547         movl    PCB_DR7(%ecx),%eax
 548         movl    %eax,%dr7
 549
 550 #ifdef DEV_NPX
 551         /* XXX FIX ME */
 552 #endif
 553
 554         /* Restore other registers */
 555         movl    PCB_EDI(%ecx),%edi
 556         movl    PCB_ESI(%ecx),%esi
 557         movl    PCB_EBP(%ecx),%ebp
 558         movl    PCB_ESP(%ecx),%esp
 559         movl    PCB_EBX(%ecx),%ebx
 560
 561         /* reload code selector by turning return into intersegmental return */
 562         pushl   PCB_EIP(%ecx)
 563         movl    $KCSEL,4(%esp)
 564         xorl    %eax,%eax
 565         lret
 566 END(resumectx)