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DragonOS/kernel/src/arch/x86_64/fpu.rs
LoGin 40fe15e095 新的内存管理模块 (#303)
  实现了具有优秀架构设计的新的内存管理模块,对内核空间和用户空间的内存映射、分配、释放、管理等操作进行了封装,使得内核开发者可以更加方便地进行内存管理。

  内存管理模块主要由以下类型的组件组成:

- **硬件抽象层(MemoryManagementArch)** - 提供对具体处理器架构的抽象,使得内存管理模块可以在不同的处理器架构上运行
- **页面映射器(PageMapper)**- 提供对虚拟地址和物理地址的映射,以及页表的创建、填写、销毁、权限管理等操作。分为两种类型:内核页表映射器(KernelMapper)和用户页表映射器(位于具体的用户地址空间结构中)
- **页面刷新器(PageFlusher)** - 提供对页表的刷新操作(整表刷新、单页刷新、跨核心刷新)
- **页帧分配器(FrameAllocator)** - 提供对页帧的分配、释放、管理等操作。具体来说,包括BumpAllocator、BuddyAllocator
- **小对象分配器** - 提供对小内存对象的分配、释放、管理等操作。指的是内核里面的SlabAllocator (SlabAllocator的实现目前还没有完成)
- **MMIO空间管理器** - 提供对MMIO地址空间的分配、管理操作。(目前这个模块待进一步重构)
- **用户地址空间管理机制** - 提供对用户地址空间的管理。
    - VMA机制 - 提供对用户地址空间的管理,包括VMA的创建、销毁、权限管理等操作
    - 用户映射管理 - 与VMA机制共同作用,管理用户地址空间的映射
- **系统调用层** - 提供对用户空间的内存管理系统调用,包括mmap、munmap、mprotect、mremap等
- **C接口兼容层** - 提供对原有的C代码的接口,是的C代码能够正常运行。


除上面的新增内容以外,其它的更改内容:
- 新增二进制加载器,以及elf的解析器
- 解决由于local_irq_save、local_irq_restore函数的汇编不规范导致影响栈行为的bug。
- 解决local_irq_save未关中断的错误。
- 修复sys_gettimeofday对timezone参数的处理的bug

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Co-authored-by: kong <kongweichao@dragonos.org>
2023-07-22 16:27:02 +08:00

146 lines
3.6 KiB
Rust

use core::{
arch::{
asm,
x86_64::{_fxrstor64, _fxsave64},
},
ffi::c_void,
ptr::null_mut,
};
use alloc::boxed::Box;
use crate::include::bindings::bindings::process_control_block;
use super::asm::irqflags::{local_irq_restore, local_irq_save};
/// https://www.felixcloutier.com/x86/fxsave#tbl-3-47
#[repr(C, align(16))]
#[derive(Debug, Copy, Clone)]
pub struct FpState {
//0
fcw: u16,
fsw: u16,
ftw: u16,
fop: u16,
word2: u64,
//16
word3: u64,
mxcsr: u32,
mxcsr_mask: u32,
//32
mm: [u64; 16],
//160
xmm: [u64; 32],
//416
rest: [u64; 12],
}
impl Default for FpState {
fn default() -> Self {
Self {
fcw: 0x037f,
fsw: Default::default(),
ftw: Default::default(),
fop: Default::default(),
word2: Default::default(),
word3: Default::default(),
mxcsr: 0x1f80,
mxcsr_mask: Default::default(),
mm: Default::default(),
xmm: Default::default(),
rest: Default::default(),
}
}
}
impl FpState {
#[allow(dead_code)]
pub fn new() -> Self {
assert!(core::mem::size_of::<Self>() == 512);
return Self::default();
}
#[allow(dead_code)]
pub fn save(&mut self) {
unsafe {
_fxsave64(self as *mut FpState as *mut u8);
}
}
#[allow(dead_code)]
pub fn restore(&self) {
unsafe {
_fxrstor64(self as *const FpState as *const u8);
}
}
/// @brief 清空fp_state
pub fn clear(&mut self) {
*self = Self::default();
}
}
/// @brief 从用户态进入内核时,保存浮点寄存器,并关闭浮点功能
pub fn fp_state_save(pcb: &mut process_control_block) {
// 该过程中不允许中断
let rflags: usize = local_irq_save();
let fp: &mut FpState = if pcb.fp_state == null_mut() {
let f = Box::leak(Box::new(FpState::default()));
pcb.fp_state = f as *mut FpState as usize as *mut c_void;
f
} else {
unsafe { (pcb.fp_state as usize as *mut FpState).as_mut().unwrap() }
};
// 保存浮点寄存器
fp.save();
// 关闭浮点功能
unsafe {
asm!(
"mov rax, cr4",
"and ax,~(3<<9)", //[9][10]->0
"mov cr4,rax",
"mov rax, cr0",
"and ax,~(02h)", //[1]->0
"or ax, ~(0FFFBh)", //[2]->1
"mov cr0, rax" /*
"mov rax, cr0",
"and ax, 0xFFFB",
"or ax,0x2",
"mov cr0,rax",
"mov rax, cr4",
"or ax,3<<9",
"mov cr4, rax" */
)
}
local_irq_restore(rflags);
}
/// @brief 从内核态返回用户态时,恢复浮点寄存器,并开启浮点功能
pub fn fp_state_restore(pcb: &mut process_control_block) {
// 该过程中不允许中断
let rflags = local_irq_save();
if pcb.fp_state == null_mut() {
panic!("fp_state_restore: fp_state is null. pid={}", pcb.pid);
}
unsafe {
asm! {
"mov rax, cr0",
"and ax, 0FFFBh",//[2]->0
"or ax,02h",//[1]->1
"mov cr0,rax",
"mov rax, cr4",
"or ax,3<<9",
"mov cr4, rax",
"clts",
"fninit"
}
}
let fp = unsafe { (pcb.fp_state as usize as *mut FpState).as_mut().unwrap() };
fp.restore();
fp.clear();
local_irq_restore(rflags);
}