pintos-os.org Git - pintos-anon/blob - src/threads/init.c

   1 #include "init.h"
   2 #include <stdint.h>
   3 #include <stddef.h>
   4 #include <limits.h>
   5 #include "debug.h"
   6 #include "interrupt.h"
   7 #include "io.h"
   8 #include "kbd.h"
   9 #include "lib.h"
  10 #include "loader.h"
  11 #include "malloc.h"
  12 #include "mmu.h"
  13 #include "paging.h"
  14 #include "palloc.h"
  15 #include "random.h"
  16 #include "serial.h"
  17 #include "thread.h"
  18 #include "timer.h"
  19 #include "vga.h"
  20 #ifdef FILESYS
  21 #include "filesys.h"
  22 #include "disk.h"
  23 #include "fsutil.h"
  24 #endif
  25
  26 /* Amount of physical memory, in 4 kB pages. */
  27 size_t ram_pages;
  28
  29 #ifdef FILESYS
  30 /* Format the filesystem? */
  31 static bool format_filesys;
  32 #endif
  33
  34 #ifdef USERPROG
  35 /* Initial program to run. */
  36 static char *initial_program;
  37 #endif
  38
  39 static void ram_init (void);
  40 static void gdt_init (void);
  41 static void argv_init (void);
  42
  43 static void
  44 main_thread (void *aux UNUSED)
  45 {
  46 #ifdef FILESYS
  47   disk_init ();
  48   filesys_init (format_filesys);
  49   fsutil_run ();
  50 #endif
  51
  52 #ifdef USERPROG
  53   if (initial_program != NULL)
  54     thread_execute (initial_program);
  55   else
  56     PANIC ("no initial program specified");
  57 #endif
  58 }
  59
  60 int
  61 main (void)
  62 {
  63   /* Initialize prerequisites for calling printk(). */
  64   ram_init ();
  65   vga_init ();
  66   serial_init ();
  67
  68   /* Greet user. */
  69   printk ("Booting cnachos86 with %'d kB RAM...\n", ram_pages * 4);
  70
  71   /* Parse command line. */
  72   argv_init ();
  73
  74   /* Initialize memory system. */
  75   palloc_init ();
  76   paging_init ();
  77   gdt_init ();
  78   malloc_init ();
  79
  80   random_init (0);
  81
  82   /* Initialize interrupt handlers. */
  83   intr_init ();
  84   timer_init ();
  85   kbd_init ();
  86
  87   /* Do everything else in a system thread. */
  88   thread_init ();
  89   thread_create ("main", main_thread, NULL);
  90   thread_start ();
  91 }
  92
  93 static uint64_t
  94 make_seg_desc (uint32_t base,
  95                uint32_t limit,
  96                enum seg_system system,
  97                enum seg_type type,
  98                int dpl,
  99                enum seg_granularity granularity)
 100 {
 101   uint32_t e0 = ((limit & 0xffff)             /* Limit 15:0. */
 102                  | (base << 16));             /* Base 15:0. */
 103   uint32_t e1 = (((base >> 16) & 0xff)        /* Base 23:16. */
 104                  | (system << 12)             /* 0=system, 1=code/data. */
 105                  | (type << 8)                /* Segment type. */
 106                  | (dpl << 13)                /* Descriptor privilege. */
 107                  | (1 << 15)                  /* Present. */
 108                  | (limit & 0xf0000)          /* Limit 16:19. */
 109                  | (1 << 22)                  /* 32-bit segment. */
 110                  | (granularity << 23)        /* Byte/page granularity. */
 111                  | (base & 0xff000000));      /* Base 31:24. */
 112   return e0 | ((uint64_t) e1 << 32);
 113 }
 114
 115 static uint64_t
 116 make_code_desc (int dpl)
 117 {
 118   return make_seg_desc (0, 0xfffff, SYS_CODE_DATA, TYPE_CODE | TYPE_READABLE,
 119                         dpl, GRAN_PAGE);
 120 }
 121
 122 static uint64_t
 123 make_data_desc (int dpl)
 124 {
 125   return make_seg_desc (0, 0xfffff, SYS_CODE_DATA, TYPE_WRITABLE,
 126                         dpl, GRAN_PAGE);
 127 }
 128
 129 static uint64_t
 130 make_tss_desc (void *vaddr)
 131 {
 132   return make_seg_desc ((uint32_t) vaddr,
 133                         0x67, SYS_SYSTEM, TYPE_TSS_32_A, 0, GRAN_BYTE);
 134 }
 135
 136 static uint64_t gdt[SEL_CNT];
 137
 138 struct tss *tss;
 139
 140 /* Sets up a proper GDT.  The bootstrap loader's GDT didn't
 141    include user-mode selectors or a TSS. */
 142 static void
 143 gdt_init (void)
 144 {
 145   uint64_t gdtr_operand;
 146
 147   /* Our TSS is never used in a call gate or task gate, so only a
 148      few fields of it are ever referenced, and those are the only
 149      ones we initialize. */
 150   tss = palloc_get (PAL_ASSERT | PAL_ZERO);
 151   tss->esp0 = (uint32_t) ptov(0x20000);
 152   tss->ss0 = SEL_KDSEG;
 153   tss->bitmap = 0xdfff;
 154
 155   /* Initialize GDT. */
 156   gdt[SEL_NULL / sizeof *gdt] = 0;
 157   gdt[SEL_KCSEG / sizeof *gdt] = make_code_desc (0);
 158   gdt[SEL_KDSEG / sizeof *gdt] = make_data_desc (0);
 159   gdt[SEL_UCSEG / sizeof *gdt] = make_code_desc (3);
 160   gdt[SEL_UDSEG / sizeof *gdt] = make_data_desc (3);
 161   gdt[SEL_TSS / sizeof *gdt] = make_tss_desc (tss);
 162
 163   /* Load GDTR, TR. */
 164   gdtr_operand = make_dtr_operand (sizeof gdt - 1, gdt);
 165   asm volatile ("lgdt %0" :: "m" (gdtr_operand));
 166   asm volatile ("ltr %w0" :: "r" (SEL_TSS));
 167 }
 168
 169 static void
 170 ram_init (void)
 171 {
 172   /* The "BSS" is a segment that should be initialized to zeros.
 173      It isn't actually stored on disk or zeroed by the kernel
 174      loader, so we have to zero it ourselves.
 175
 176      The start and end of the BSS segment is recorded by the
 177      linker as _start_bss and _end_bss.  See kernel.lds. */
 178   extern char _start_bss, _end_bss;
 179   memset (&_start_bss, 0, &_end_bss - &_start_bss);
 180
 181   /* Get RAM size from loader. */
 182   ram_pages = *(uint32_t *) ptov (LOADER_RAM_PAGES);
 183 }
 184 \f
 185 static void
 186 argv_init (void)
 187 {
 188   char *cmd_line, *pos;
 189   char *argv[LOADER_CMD_LINE_LEN / 2 + 1];
 190   int argc = 0;
 191   int i;
 192
 193   /* The command line is made up of null terminated strings
 194      followed by an empty string.  Break it up into words. */
 195   cmd_line = pos = ptov (LOADER_CMD_LINE);
 196   while (pos < cmd_line + LOADER_CMD_LINE_LEN)
 197     {
 198       ASSERT (argc < LOADER_CMD_LINE_LEN / 2);
 199       if (*pos == '\0')
 200         break;
 201       argv[argc++] = pos;
 202       pos = strchr (pos, '\0') + 1;
 203     }
 204   argv[argc] = "";
 205
 206   /* Parse the words. */
 207   for (i = 0; i < argc; i++)
 208     if (!strcmp (argv[i], "-rs"))
 209       random_init (atoi (argv[++i]));
 210     else if (!strcmp (argv[i], "-d"))
 211       debug_enable (argv[++i]);
 212 #ifdef USERPROG
 213     else if (!strcmp (argv[i], "-ex"))
 214       initial_program = argv[++i];
 215 #endif
 216 #ifdef FILESYS
 217   else if (!strcmp (argv[i], "-f"))
 218       format_filesys = true;
 219     else if (!strcmp (argv[i], "-cp"))
 220       fsutil_copy_arg = argv[++i];
 221     else if (!strcmp (argv[i], "-p"))
 222       fsutil_print_file = argv[++i];
 223     else if (!strcmp (argv[i], "-r"))
 224       fsutil_remove_file = argv[++i];
 225     else if (!strcmp (argv[i], "-ls"))
 226       fsutil_list_files = true;
 227     else if (!strcmp (argv[i], "-D"))
 228       fsutil_dump_filesys = true;
 229 #endif
 230     else if (!strcmp (argv[i], "-u"))
 231       {
 232         printk (
 233           "Kernel options:\n"
 234           " -rs SEED            Seed random seed to SEED.\n"
 235           " -d CLASS[,...]      Enable the given classes of debug messages.\n"
 236 #ifdef USERPROG
 237           " -ex 'PROG [ARG...]' Run PROG, passing the optional arguments.\n"
 238 #endif
 239 #ifdef FILESYS
 240           " -f                  Format the filesystem disk (hdb or hd0:1).\n"
 241           " -cp FILENAME:SIZE   Copy SIZE bytes from the scratch disk (hdc\n"
 242           "                     or hd1:0) into the filesystem as FILENAME\n"
 243           " -p FILENAME         Print the contents of FILENAME\n"
 244           " -r FILENAME         Delete FILENAME\n"
 245           " -ls                 List the files in the filesystem\n"
 246           " -D                  Dump complete filesystem contents\n");
 247 #endif
 248       }
 249     else
 250       PANIC ("unknown option `%s'", argv[i]);
 251 }