packages/kernel/v2_0/tests/kcache1.c

   1 /*=================================================================
   2 //
   3 //        kcache1.c
   4 //
   5 //        Cache timing test
   6 //
   7 //==========================================================================
   8 //####ECOSGPLCOPYRIGHTBEGIN####
   9 // -------------------------------------------
  10 // This file is part of eCos, the Embedded Configurable Operating System.
  11 // Copyright (C) 1998, 1999, 2000, 2001, 2002 Red Hat, Inc.
  12 //
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  18 // WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
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  21 //
  22 // You should have received a copy of the GNU General Public License along
  23 // with eCos; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  24 // 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  25 //
  26 // As a special exception, if other files instantiate templates or use macros
  27 // or inline functions from this file, or you compile this file and link it
  28 // with other works to produce a work based on this file, this file does not
  29 // by itself cause the resulting work to be covered by the GNU General Public
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  32 //
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  34 // this file might be covered by the GNU General Public License.
  35 //
  36 // Alternative licenses for eCos may be arranged by contacting Red Hat, Inc.
  37 // at http://sources.redhat.com/ecos/ecos-license/
  38 // -------------------------------------------
  39 //####ECOSGPLCOPYRIGHTEND####
  40 //==========================================================================
  41 //#####DESCRIPTIONBEGIN####
  42 //
  43 // Author(s):     dsm
  44 // Contributors:  dsm, nickg
  45 // Date:          1998-06-18
  46 //####DESCRIPTIONEND####
  47 */
  48
  49 #include <cyg/hal/hal_arch.h>           // CYGNUM_HAL_STACK_SIZE_TYPICAL
  50
  51 #include <cyg/kernel/kapi.h>
  52
  53 #include <cyg/infra/testcase.h>
  54
  55 #include <cyg/hal/hal_cache.h>
  56
  57 #if defined(HAL_DCACHE_SIZE) || defined(HAL_UCACHE_SIZE)
  58 #ifdef CYGVAR_KERNEL_COUNTERS_CLOCK
  59 #ifdef CYGFUN_KERNEL_API_C
  60
  61 #include <cyg/infra/diag.h>
  62 #include <cyg/hal/hal_intr.h>
  63
  64 // -------------------------------------------------------------------------
  65 // If the HAL does not supply this, we supply our own version
  66
  67 #ifndef HAL_DCACHE_PURGE_ALL
  68 # ifdef HAL_DCACHE_SYNC
  69
  70 #define HAL_DCACHE_PURGE_ALL() HAL_DCACHE_SYNC()
  71
  72 # else
  73
  74 static cyg_uint8 dca[HAL_DCACHE_SIZE + HAL_DCACHE_LINE_SIZE*2];
  75
  76 #define HAL_DCACHE_PURGE_ALL()                                          \
  77 CYG_MACRO_START                                                         \
  78     volatile cyg_uint8 *addr = &dca[HAL_DCACHE_LINE_SIZE];              \
  79     volatile cyg_uint8 tmp = 0;                                         \
  80     int i;                                                              \
  81     for( i = 0; i < HAL_DCACHE_SIZE; i += HAL_DCACHE_LINE_SIZE )        \
  82     {                                                                   \
  83         tmp = addr[i];                                                  \
  84     }                                                                   \
  85 CYG_MACRO_END
  86
  87 # endif
  88 #endif
  89
  90 // -------------------------------------------------------------------------
  91
  92 #define NTHREADS 1
  93 #define STACKSIZE CYGNUM_HAL_STACK_SIZE_TYPICAL
  94
  95 static cyg_handle_t thread[NTHREADS];
  96
  97 static cyg_thread thread_obj[NTHREADS];
  98 static char stack[NTHREADS][STACKSIZE];
  99
 100 #ifndef MAX_STRIDE
 101 #define MAX_STRIDE 64
 102 #endif
 103
 104 volatile char m[(HAL_DCACHE_SIZE/HAL_DCACHE_LINE_SIZE)*MAX_STRIDE];
 105
 106 // -------------------------------------------------------------------------
 107
 108 static void time0(register cyg_uint32 stride)
 109 {
 110     register cyg_uint32 j,k;
 111     cyg_tick_count_t count0, count1;
 112     cyg_ucount32 t;
 113     register char c;
 114
 115     count0 = cyg_current_time();
 116
 117     k = 0;
 118     if ( cyg_test_is_simulator )
 119         k = 3960;
 120
 121     for(; k<4000;k++) {
 122         for(j=0; j<(HAL_DCACHE_SIZE/HAL_DCACHE_LINE_SIZE); j++) {
 123             c=m[stride*j];
 124         }
 125     }
 126
 127     count1 = cyg_current_time();
 128     t = count1 - count0;
 129     diag_printf("stride=%d, time=%d\n", stride, t);
 130 }
 131
 132 // -------------------------------------------------------------------------
 133
 134 void time1(void)
 135 {
 136     cyg_uint32 i;
 137
 138     for(i=1; i<=MAX_STRIDE; i+=i) {
 139         time0(i);
 140     }
 141 }
 142
 143 // -------------------------------------------------------------------------
 144 // With an ICache invalidate in the middle:
 145 #ifdef HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL
 146 static void time0II(register cyg_uint32 stride)
 147 {
 148     register cyg_uint32 j,k;
 149     cyg_tick_count_t count0, count1;
 150     cyg_ucount32 t;
 151     register char c;
 152
 153     count0 = cyg_current_time();
 154
 155     k = 0;
 156     if ( cyg_test_is_simulator )
 157         k = 3960;
 158
 159     for(; k<4000;k++) {
 160         for(j=0; j<(HAL_DCACHE_SIZE/HAL_DCACHE_LINE_SIZE); j++) {
 161             HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 162             c=m[stride*j];
 163         }
 164     }
 165
 166     count1 = cyg_current_time();
 167     t = count1 - count0;
 168     diag_printf("stride=%d, time=%d\n", stride, t);
 169 }
 170
 171 // -------------------------------------------------------------------------
 172
 173 void time1II(void)
 174 {
 175     cyg_uint32 i;
 176
 177     for(i=1; i<=MAX_STRIDE; i+=i) {
 178         time0II(i);
 179     }
 180 }
 181 #endif
 182 // -------------------------------------------------------------------------
 183 // With a DCache invalidate in the middle:
 184 // This is guaranteed to produce bogus timing results since interrupts
 185 // have to be disabled to prevent accidental loss of state.
 186 #ifdef HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL
 187 static void time0DI(register cyg_uint32 stride)
 188 {
 189     register cyg_uint32 j,k;
 190     volatile cyg_tick_count_t count0;
 191     cyg_tick_count_t count1;
 192     cyg_ucount32 t;
 193     register char c;
 194     register CYG_INTERRUPT_STATE oldints;
 195
 196     count0 = cyg_current_time();
 197
 198     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 199     HAL_DCACHE_SYNC();
 200
 201     k = 0;
 202     if ( cyg_test_is_simulator )
 203         k = 3960;
 204
 205     for(; k<4000;k++) {
 206         for(j=0; j<(HAL_DCACHE_SIZE/HAL_DCACHE_LINE_SIZE); j++) {
 207             HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 208             c=m[stride*j];
 209         }
 210     }
 211     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 212
 213     count1 = cyg_current_time();
 214     t = count1 - count0;
 215     diag_printf("stride=%d, time=%d\n", stride, t);
 216 }
 217
 218 // -------------------------------------------------------------------------
 219
 220 void time1DI(void)
 221 {
 222     cyg_uint32 i;
 223
 224     for(i=1; i<=MAX_STRIDE; i+=i) {
 225         time0DI(i);
 226     }
 227 }
 228 #endif
 229 // -------------------------------------------------------------------------
 230 // This test could be improved by counting number of passes possible
 231 // in a given number of ticks.
 232
 233 static void entry0( cyg_addrword_t data )
 234 {
 235     register CYG_INTERRUPT_STATE oldints;
 236
 237 #ifdef HAL_CACHE_UNIFIED
 238
 239     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 240     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();             // rely on above definition
 241     HAL_UCACHE_INVALIDATE_ALL();
 242     HAL_UCACHE_DISABLE();
 243     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 244     CYG_TEST_INFO("Cache off");
 245     time1();
 246
 247     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 248     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();             // rely on above definition
 249     HAL_UCACHE_INVALIDATE_ALL();
 250     HAL_UCACHE_ENABLE();
 251     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 252     CYG_TEST_INFO("Cache on");
 253     time1();
 254
 255 #ifdef HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL
 256     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 257     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 258     HAL_UCACHE_INVALIDATE_ALL();
 259     HAL_UCACHE_ENABLE();
 260     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 261     CYG_TEST_INFO("Cache on: invalidate Cache (expect bogus timing)");
 262     time1DI();
 263 #endif
 264
 265 #else // HAL_CACHE_UNIFIED
 266
 267     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 268     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 269     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 270     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 271     HAL_ICACHE_DISABLE();
 272     HAL_DCACHE_DISABLE();
 273     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 274     CYG_TEST_INFO("Dcache off Icache off");
 275     time1();
 276
 277     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 278     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 279     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 280     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 281     HAL_ICACHE_DISABLE();
 282     HAL_DCACHE_ENABLE();
 283     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 284     CYG_TEST_INFO("Dcache on  Icache off");
 285     time1();
 286
 287     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 288     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 289     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 290     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 291     HAL_ICACHE_ENABLE();
 292     HAL_DCACHE_DISABLE();
 293     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 294     CYG_TEST_INFO("Dcache off Icache on");
 295     time1();
 296
 297     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 298     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 299     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 300     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 301     HAL_ICACHE_ENABLE();
 302     HAL_DCACHE_ENABLE();
 303     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 304     CYG_TEST_INFO("Dcache on Icache on");
 305     time1();
 306
 307
 308     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 309     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 310     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 311     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 312     HAL_ICACHE_DISABLE();
 313     HAL_DCACHE_DISABLE();
 314     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 315     CYG_TEST_INFO("Dcache off Icache off (again)");
 316     time1();
 317
 318 #if defined(HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL) || defined(HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL)
 319     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 320     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 321     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 322     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 323     HAL_ICACHE_ENABLE();
 324     HAL_DCACHE_ENABLE();
 325     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 326     CYG_TEST_INFO("Dcache on Icache on (again)");
 327     time1();
 328
 329 #if defined(CYGPKG_HAL_MIPS)
 330     // In some architectures, the time taken for the next two tests is
 331     // very long, partly because HAL_XCACHE_INVALIDATE_ALL() is implemented
 332     // with a loop over the cache. Hence these tests take longer than the
 333     // testing infrastructure is prepared to wait. The simplest way to get
 334     // these tests to run quickly is to make them think they are running
 335     // under a simulator.
 336     // If the target actually is a simulator, skip the below - it's very
 337     // slow on the simulator, even with reduced loop counts.
 338     if (cyg_test_is_simulator)
 339         CYG_TEST_PASS_FINISH("End of test");
 340
 341 #if defined(CYGPKG_HAL_MIPS_TX49)
 342     // The TX49 has a large cache, and even with reduced loop count,
 343     // 90+ seconds elapses between each INFO output.
 344     CYG_TEST_PASS_FINISH("End of test");
 345 #endif
 346
 347     cyg_test_is_simulator = 1;
 348 #endif
 349
 350 #ifdef HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL
 351     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 352     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 353     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 354     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 355     HAL_ICACHE_ENABLE();
 356     HAL_DCACHE_ENABLE();
 357     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 358     CYG_TEST_INFO("Dcache on Icache on: invalidate ICache each time");
 359     time1II();
 360 #endif
 361 #ifdef HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL
 362     HAL_DISABLE_INTERRUPTS(oldints);
 363     HAL_DCACHE_PURGE_ALL();
 364     HAL_ICACHE_INVALIDATE_ALL();
 365     HAL_DCACHE_INVALIDATE_ALL();
 366     HAL_ICACHE_ENABLE();
 367     HAL_DCACHE_ENABLE();
 368     HAL_RESTORE_INTERRUPTS(oldints);
 369     CYG_TEST_INFO("Dcache on Icache on: invalidate DCache (expect bogus times)");
 370     time1DI();
 371 #endif
 372 #endif // either INVALIDATE_ALL macro
 373
 374 #endif // HAL_CACHE_UNIFIED
 375
 376     CYG_TEST_PASS_FINISH("End of test");
 377 }
 378
 379 // -------------------------------------------------------------------------
 380
 381 void kcache2_main( void )
 382 {
 383     CYG_TEST_INIT();
 384
 385     cyg_thread_create(4, entry0 , (cyg_addrword_t)0, "kcache1",
 386         (void *)stack[0], STACKSIZE, &thread[0], &thread_obj[0]);
 387     cyg_thread_resume(thread[0]);
 388
 389     cyg_scheduler_start();
 390 }
 391
 392 // -------------------------------------------------------------------------
 393
 394 externC void
 395 cyg_start( void )
 396 {
 397     kcache2_main();
 398 }
 399
 400 // -------------------------------------------------------------------------
 401
 402 #else // def CYGFUN_KERNEL_API_C
 403 #define N_A_MSG "Kernel C API layer disabled"
 404 #endif // def CYGFUN_KERNEL_API_C
 405 #else // def CYGVAR_KERNEL_COUNTERS_CLOCK
 406 #define N_A_MSG "Kernel real-time clock disabled"
 407 #endif // def CYGVAR_KERNEL_COUNTERS_CLOCK
 408 #else // def HAL_DCACHE_SIZE
 409 #define N_A_MSG "No caches defined"
 410 #endif // def HAL_DCACHE_SIZE
 411
 412 #ifdef N_A_MSG
 413 externC void
 414 cyg_start( void )
 415 {
 416     CYG_TEST_INIT();
 417     CYG_TEST_NA( N_A_MSG );
 418 }
 419 #endif // N_A_MSG
 420
 421 // -------------------------------------------------------------------------
 422 /* EOF kcache1.c */