【自作OS】まずは簡単なタスクの生成と切り替えを実装してみた

typedef struct task_info {
    int pid; //ID
    unsigned int stack[4096]; //確保されるスタック領域
    unsigned int sp; //スタックポインタ
} task_info;

void task_create(task_info* task, void (*entry)(void), int pid) {
    task->pid = pid;
    //タスクのスタックポインタを設定
    task->sp = (unsigned int)&(task->stack[4096]);
    // stack pointerをずらしながら、レジスタの初期値を設定していく
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s11
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s10
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s9
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s8
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s7
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s6
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s5
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s4
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s3
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s2
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s1
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = 0; // s0
    task->sp -= sizeof(unsigned int);
    *((unsigned int*)(task->sp)) = (unsigned int)entry; // ra
    return;
}

*((unsigned int*)(task->sp)) = 0;

void task_create(task_info* task, void (*entry)(void), int pid) {
    task->pid = pid;
    //タスクのスタックポインタを設定
    task->sp = (unsigned int)&(task->stack[4096]);
    // stack pointerをずらしながら、レジスタの初期値を設定していく
    task->stack[4095] = 0; //s11
    //...
    task->stack[4084] = 0; //s0
    task->stack[4083] = (unsigned int)entry;
    return;
}

/* 
includeファイルに以下のようにして定義しておくことで、
C言語のコードから呼び出すことができる

spにスタックポインタのアドレスが入っている場所のアドレスを与えることで、
a0にアドレスが入れられて、タスクのload時に使用することが出来る。
*/
void task_load_rv32(unsigned int* sp);

#include "task.h"
#include "switch.h"

task_info task_list[2];

#define UARTADR 0x10000000

void print_uart0(const char *s) {
    volatile unsigned int *const UART0DR = (unsigned int *)UARTADR;
    while (*s != '\0') {
        *UART0DR = (unsigned int)(*s);
        s++;
    }
}

void clear_bss() {
    extern unsigned int* __bss_start, __bss_end;
    unsigned int start = (unsigned int)__bss_start;
    unsigned int end = (unsigned int)__bss_end;
    while (start < end) {
        *(unsigned int*)start = 0;
        start ++;
    }
}

void task_1() {
    while (1) {
        print_uart0("task_1\n");
    }
}

int main() {
    // bss領域を初期化する（次回の記事で触れます）
    clear_bss();
    print_uart0("Hello world!\n");
    // 最初のタスクを生成する
    task_create(&task_list[0], task_1, 0);
    // タスクのスタックのアドレスが入っている場所のアドレスを渡す
    task_load_rv32(&task_list[0].sp);
    return 0;
}

/* 
includeファイルに以下のようにして定義しておくことで、
C言語のコードから呼び出すことができる

a0に切り替え前タスクのスタックポインタが入っている場所のポインタが
a1に切り替え後タスクのスタックポインタが入っている場所のポインタが入れられる
*/
void task_switch_rv32(unsigned int* old_sp, unsigned int new_sp);

void task_1() {
    while (1) {
        print_uart0("task_1\n");
        task_switch(&task_list[0], &task_list[1]);
    }
}

void task_2() {
    while (1) {
        print_uart0("task_2\n");
        task_switch(&task_list[1], &task_list[0]);
    }
}

int main() {
    // bss領域を初期化する（次回の記事で触れます）
    clear_bss();
    print_uart0("Hello world!\n");
    // タスクを生成する
    task_create(&task_list[0], task_1, 0);
    task_create(&task_list[1], task_2, 1);
    // タスクのスタックのアドレスが入っている場所のアドレスを渡す
    task_load_rv32(&task_list[0].sp);
    return 0;
}