pintos: Fix undefined value warning from Perl on read error.
[pintos-anon] / src / userprog / tss.c
1 #include "userprog/tss.h"
2 #include <debug.h>
3 #include <stddef.h>
4 #include "userprog/gdt.h"
5 #include "threads/thread.h"
6 #include "threads/palloc.h"
7 #include "threads/vaddr.h"
8
9 /* The Task-State Segment (TSS).
10
11    Instances of the TSS, an x86-specific structure, are used to
12    define "tasks", a form of support for multitasking built right
13    into the processor.  However, for various reasons including
14    portability, speed, and flexibility, most x86 OSes almost
15    completely ignore the TSS.  We are no exception.
16
17    Unfortunately, there is one thing that can only be done using
18    a TSS: stack switching for interrupts that occur in user mode.
19    When an interrupt occurs in user mode (ring 3), the processor
20    consults the ss0 and esp0 members of the current TSS to
21    determine the stack to use for handling the interrupt.  Thus,
22    we must create a TSS and initialize at least these fields, and
23    this is precisely what this file does.
24
25    When an interrupt is handled by an interrupt or trap gate
26    (which applies to all interrupts we handle), an x86 processor
27    works like this:
28
29      - If the code interrupted by the interrupt is in the same
30        ring as the interrupt handler, then no stack switch takes
31        place.  This is the case for interrupts that happen when
32        we're running in the kernel.  The contents of the TSS are
33        irrelevant for this case.
34
35      - If the interrupted code is in a different ring from the
36        handler, then the processor switches to the stack
37        specified in the TSS for the new ring.  This is the case
38        for interrupts that happen when we're in user space.  It's
39        important that we switch to a stack that's not already in
40        use, to avoid corruption.  Because we're running in user
41        space, we know that the current process's kernel stack is
42        not in use, so we can always use that.  Thus, when the
43        scheduler switches threads, it also changes the TSS's
44        stack pointer to point to the new thread's kernel stack.
45        (The call is in thread_schedule_tail() in thread.c.)
46
47    See [IA32-v3a] 6.2.1 "Task-State Segment (TSS)" for a
48    description of the TSS.  See [IA32-v3a] 5.12.1 "Exception- or
49    Interrupt-Handler Procedures" for a description of when and
50    how stack switching occurs during an interrupt. */
51 struct tss
52   {
53     uint16_t back_link, :16;
54     void *esp0;                         /* Ring 0 stack virtual address. */
55     uint16_t ss0, :16;                  /* Ring 0 stack segment selector. */
56     void *esp1;
57     uint16_t ss1, :16;
58     void *esp2;
59     uint16_t ss2, :16;
60     uint32_t cr3;
61     void (*eip) (void);
62     uint32_t eflags;
63     uint32_t eax, ecx, edx, ebx;
64     uint32_t esp, ebp, esi, edi;
65     uint16_t es, :16;
66     uint16_t cs, :16;
67     uint16_t ss, :16;
68     uint16_t ds, :16;
69     uint16_t fs, :16;
70     uint16_t gs, :16;
71     uint16_t ldt, :16;
72     uint16_t trace, bitmap;
73   };
74
75 /* Kernel TSS. */
76 static struct tss *tss;
77
78 /* Initializes the kernel TSS. */
79 void
80 tss_init (void) 
81 {
82   /* Our TSS is never used in a call gate or task gate, so only a
83      few fields of it are ever referenced, and those are the only
84      ones we initialize. */
85   tss = palloc_get_page (PAL_ASSERT | PAL_ZERO);
86   tss->ss0 = SEL_KDSEG;
87   tss->bitmap = 0xdfff;
88   tss_update ();
89 }
90
91 /* Returns the kernel TSS. */
92 struct tss *
93 tss_get (void) 
94 {
95   ASSERT (tss != NULL);
96   return tss;
97 }
98
99 /* Sets the ring 0 stack pointer in the TSS to point to the end
100    of the thread stack. */
101 void
102 tss_update (void) 
103 {
104   ASSERT (tss != NULL);
105   tss->esp0 = (uint8_t *) thread_current () + PGSIZE;
106 }