Lab3: Context Saving

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改寫自 entry.S。

Context saving

進入到 exception handler 前，kernel_entry 除了儲存 general purpose register x0-x30 外，處理器的狀態 elr_el1、spsr_el1 也一併儲存，並在 kernel_exit 還原。

scheduler 不會每次都選同一個 process，也就是說從 el1 回到 el0 不見得會是同一個 user process，因此連原本 user space 的 stack pointer 也要存下，schedule 後才會指向正確的 stack frame。從 el1 觸發的中斷，因為是在同個 exception level 觸發的中斷，得將 sp 加上位移取得原本的 stack pointer 後存下。

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.macro	kernel_entry, el
...
.if    \el == 0
mrs    x21, sp_el0
.else
add    x21, sp, #S_FRAME_SIZE
.endif /* \el == 0 */

從 exception handler 出來時便可還原存在 x21 的 stack pointer

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.macro	kernel_exit, el
...
.if    \el == 0
msr    sp_el0, x21
.endif /* \el == 0 */

注意到我們並沒有在 kernel_exit 還原來自 el1 觸發中斷的 stack pointer，因為在最後進行的動作已經幫我們還原了

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.macro	kernel_exit, el
...
add	sp, sp, #S_FRAME_SIZE
eret
.endm

處理 el0 synchronous exception (syscall)

user process 透過 svc 觸發 synchronous exception。流程是從 esr_el1 判斷是否為 syscall，也就是呼叫 svc 帶的參數為 #0，接著載入 sys_call_table 位址與 syscall number 相加取得 syscall handler 地址，中間檢驗 syscall number 是否在合法範圍內，檢驗方式是使用 b.hs與 __NR_syscalls 進行比對是否超過上限，以上流程有任何一步錯直接跳錯誤處理。

Ref: Conditional execution

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el0_sync:
	kernel_entry 0
	mrs		x25, esr_el1
	lsr		x24, x25, #ESR_ELx_EC_SHIFT // esr_el1 >> 26
	cmp		x24, #ESR_ELx_EC_SVC64
	b.eq	el0_svc
	handle_invalid_entry 0, SYNC_ERROR

sc_nr	.req	x25						// number of system calls
scno	.req	x26						// syscall number
stbl	.req	x27						// syscall table pointer

el0_svc:
	adr		stbl, sys_call_table	   // load syscall table pointer
	uxtw    scno, w8                   // syscall number in w8
	mov     sc_nr, #__NR_syscalls
	bl		enable_irq
	cmp     scno, sc_nr                // check upper syscall limit
  b.hs    ni_sys
	ldr 	x16, [stbl, scno, lsl #3]  // address in the syscall table
	blr     x16						   // call syscall routine
  b       ret_from_syscall
ni_sys:
	handle_invalid_entry 0, SYSCALL_ERROR
ret_from_syscall:
	bl		disable_irq
	str		x0, [sp, #S_X0]            // returned x0
	kernel_exit 0