packages/kernel/v2_0/tests/fptest.c

   1 //==========================================================================
   2 //
   3 //        fptest.cxx
   4 //
   5 //        Basic FPU test
   6 //
   7 //==========================================================================
   8 //####ECOSGPLCOPYRIGHTBEGIN####
   9 // -------------------------------------------
  10 // This file is part of eCos, the Embedded Configurable Operating System.
  11 // Copyright (C) 2003 Nick Garnett
  12 //
  13 // eCos is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  14 // the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  15 // Software Foundation; either version 2 or (at your option) any later version.
  16 //
  17 // eCos is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
  18 // WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19 // FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  20 // for more details.
  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
  30 // License. However the source code for this file must still be made available
  31 // in accordance with section (3) of the GNU General Public License.
  32 //
  33 // This exception does not invalidate any other reasons why a work based on
  34 // this file might be covered by the GNU General Public License.
  35 //
  36 // -------------------------------------------
  37 //####ECOSGPLCOPYRIGHTEND####
  38 //==========================================================================
  39 //#####DESCRIPTIONBEGIN####
  40 //
  41 // Author(s):     nickg@calivar.com
  42 // Contributors:  nickg@calivar.com
  43 // Date:          2003-01-27
  44 // Description:   Simple FPU test. This is not very sophisticated as far
  45 //                as checking FPU performance or accuracy. It is more
  46 //                concerned with checking that several threads doing FP
  47 //                operations do not interfere with eachother's use of the
  48 //                FPU.
  49 //
  50 //####DESCRIPTIONEND####
  51 //==========================================================================
  52
  53 #include <pkgconf/kernel.h>
  54 #include <pkgconf/hal.h>
  55
  56 #include <cyg/hal/hal_arch.h>
  57
  58 #include <cyg/kernel/kapi.h>
  59
  60 #include <cyg/infra/testcase.h>
  61 #include <cyg/infra/diag.h>
  62
  63 //#include <cyg/kernel/test/stackmon.h>
  64 //#include CYGHWR_MEMORY_LAYOUT_H
  65
  66 //==========================================================================
  67
  68 #if defined(CYGFUN_KERNEL_API_C) &&             \
  69     defined(CYGSEM_KERNEL_SCHED_MLQUEUE) &&     \
  70     (CYGNUM_KERNEL_SCHED_PRIORITIES > 12)
  71
  72 //==========================================================================
  73 // Base priority for all threads.
  74
  75 #define BASE_PRI        5
  76
  77 //==========================================================================
  78 // Runtime
  79 //
  80 // This is the number of ticks that the program will run for. 3000
  81 // ticks is equal to 30 seconds in the default configuration. For
  82 // simulators we reduce the run time to 3 simulated seconds.
  83
  84 #define RUN_TICKS       3000
  85 #define RUN_TICKS_SIM   300
  86
  87 //==========================================================================
  88 // Thread parameters
  89
  90 #define STACK_SIZE (CYGNUM_HAL_STACK_SIZE_MINIMUM)
  91
  92 static cyg_uint8 stacks[3][STACK_SIZE];
  93 static cyg_handle_t thread[3];
  94 static cyg_thread thread_struct[3];
  95
  96 //==========================================================================
  97 // Alarm parameters.
  98
  99 static cyg_alarm alarm_struct;
 100 static cyg_handle_t alarm;
 101
 102 static cyg_count8 cur_thread = 0;
 103 static cyg_count32 alarm_ticks = 0;
 104 static cyg_count32 run_ticks = RUN_TICKS;
 105
 106 //==========================================================================
 107
 108 static int errors = 0;
 109
 110 //==========================================================================
 111 // Random number generator. Ripped out of the C library.
 112
 113 static int rand( unsigned int *seed )
 114 {
 115 // This is the code supplied in Knuth Vol 2 section 3.6 p.185 bottom
 116
 117 #define RAND_MAX 0x7fffffff
 118 #define MM 2147483647    // a Mersenne prime
 119 #define AA 48271         // this does well in the spectral test
 120 #define QQ 44488         // (long)(MM/AA)
 121 #define RR 3399          // MM % AA; it is important that RR<QQ
 122
 123     *seed = AA*(*seed % QQ) - RR*(unsigned int)(*seed/QQ);
 124     if (*seed < 0)
 125         *seed += MM;
 126
 127     return (int)( *seed & RAND_MAX );
 128 }
 129
 130 //==========================================================================
 131 // Test calculation.
 132 //
 133 // Generates an array of random FP values and then repeatedly applies
 134 // a calculation to them and checks that the same result is reached
 135 // each time. The calculation, in the macro CALC, is intended to make
 136 // maximum use of the FPU registers. However, the i386 compiler
 137 // doesn't let this expression get very complex before it starts
 138 // spilling values out to memory.
 139
 140 static void do_test( double *values,
 141                      int count,
 142                      int loops,
 143                      int test,
 144                      const char *name)
 145 {
 146     unsigned int i, j;
 147     // volatiles necessary to force
 148     // values to 64 bits for comparison
 149     volatile double sum = 1.0;
 150     volatile double last_sum;
 151     unsigned int seed;
 152
 153 #define V(__i) (values[(__i)%count])
 154 #define CALC ((V(i-1)*V(i+1))*(V(i-2)*V(i+2))*(V(i-3)*sum))
 155
 156     seed = ((unsigned int)&i)*count;
 157
 158     // Set up an array of values...
 159     for( i = 0; i < count; i++ )
 160         values[i] = (double)rand( &seed )/(double)0x7fffffff;
 161
 162     // Now calculate something from them...
 163     for( i = 0; i < count; i++ )
 164         sum += CALC;
 165     last_sum = sum;
 166
 167     // Now recalculate the sum in a loop and look for errors
 168     for( j = 0; j < loops ; j++ )
 169     {
 170         sum = 1.0;
 171         for( i = 0; i < count; i++ )
 172             sum += CALC;
 173
 174         if( sum != last_sum )
 175         {
 176             union double_int_union {
 177                 double d;
 178                 cyg_uint32 i[2];
 179             } diu_sum, diu_lastsum;
 180
 181             diu_sum.d = sum;
 182             diu_lastsum.d = last_sum;
 183
 184             errors++;
 185             if (sizeof(double) != 2*sizeof(cyg_uint32)) {
 186                 diag_printf("Warning: sizeof(double) != 2*sizeof(cyg_uint32), therefore next line may\n"
 187                             "have invalid sum/last_sum values\n");
 188             }
 189             diag_printf("%s: Sum mismatch! %d sum=[%08x:%08x] last_sum=[%08x:%08x]\n",
 190                         name,j, diu_sum.i[0], diu_sum.i[1], diu_lastsum.i[0], diu_lastsum.i[1] );
 191         }
 192
 193 #if 0
 194         if( ((j*count)%1000000) == 0 )
 195             diag_printf("INFO:<%s: %2d calculations done>\n",name,j*count);
 196 #endif
 197     }
 198
 199 }
 200
 201 //==========================================================================
 202 // Alarm handler
 203 //
 204 // This is called every tick. It lowers the priority of the currently
 205 // running thread and raises the priority of the next. Thus we
 206 // implement a form of timelslicing between the threads at one tick
 207 // granularity.
 208
 209 static void alarm_fn(cyg_handle_t alarm, cyg_addrword_t data)
 210 {
 211     alarm_ticks++;
 212
 213     if( alarm_ticks >= run_ticks )
 214     {
 215         if( errors )
 216             CYG_TEST_FAIL("Errors detected");
 217         else
 218             CYG_TEST_PASS("OK");
 219
 220         CYG_TEST_FINISH("FP Test done");
 221     }
 222     else
 223     {
 224         cyg_thread_set_priority( thread[cur_thread], BASE_PRI );
 225
 226         cur_thread = (cur_thread+1)%3;
 227
 228         cyg_thread_set_priority( thread[cur_thread], BASE_PRI-1 );
 229     }
 230 }
 231
 232
 233 //==========================================================================
 234
 235 #define FP1_COUNT 1000
 236
 237 static double fpt1_values[FP1_COUNT];
 238
 239 void fptest1( CYG_ADDRWORD id )
 240 {
 241     while(1)
 242         do_test( fpt1_values, FP1_COUNT, 2000000000, id, "fptest1" );
 243 }
 244
 245 //==========================================================================
 246
 247 #define FP2_COUNT 10000
 248
 249 static double fpt2_values[FP2_COUNT];
 250
 251 void fptest2( CYG_ADDRWORD id )
 252 {
 253     while(1)
 254         do_test( fpt2_values, FP2_COUNT, 2000000000, id, "fptest2" );
 255 }
 256
 257 //==========================================================================
 258
 259 #define FP3_COUNT 100
 260
 261 static double fpt3_values[FP3_COUNT];
 262
 263 void fptest3( CYG_ADDRWORD id )
 264 {
 265     while(1)
 266         do_test( fpt3_values, FP3_COUNT, 2000000000, id, "fptest3" );
 267 }
 268
 269 //==========================================================================
 270
 271 void fptest_main( void )
 272 {
 273
 274     CYG_TEST_INIT();
 275
 276     if( cyg_test_is_simulator )
 277     {
 278         run_ticks = RUN_TICKS_SIM;
 279     }
 280
 281     CYG_TEST_INFO("Run fptest in cyg_start");
 282     do_test( fpt3_values, FP3_COUNT, 1000, 0, "start" );
 283     CYG_TEST_INFO( "cyg_start run done");
 284
 285     cyg_thread_create( BASE_PRI-1,
 286                        fptest1,
 287                        0,
 288                        "fptest1",
 289                        &stacks[0][0],
 290                        STACK_SIZE,
 291                        &thread[0],
 292                        &thread_struct[0]);
 293
 294     cyg_thread_resume( thread[0] );
 295
 296     cyg_thread_create( BASE_PRI,
 297                        fptest2,
 298                        1,
 299                        "fptest2",
 300                        &stacks[1][0],
 301                        STACK_SIZE,
 302                        &thread[1],
 303                        &thread_struct[1]);
 304
 305     cyg_thread_resume( thread[1] );
 306
 307     cyg_thread_create( BASE_PRI,
 308                        fptest3,
 309                        2,
 310                        "fptest3",
 311                        &stacks[2][0],
 312                        STACK_SIZE,
 313                        &thread[2],
 314                        &thread_struct[2]);
 315
 316     cyg_thread_resume( thread[2] );
 317
 318     cyg_alarm_create( cyg_real_time_clock(),
 319                       alarm_fn,
 320                       0,
 321                       &alarm,
 322                       &alarm_struct );
 323
 324     cyg_alarm_initialize( alarm, cyg_current_time()+1, 1 );
 325
 326     cyg_scheduler_start();
 327
 328 }
 329
 330 //==========================================================================
 331
 332 #ifdef CYGSEM_HAL_STOP_CONSTRUCTORS_ON_FLAG
 333 externC void
 334 cyg_hal_invoke_constructors();
 335 #endif
 336
 337 externC void
 338 cyg_start( void )
 339 {
 340 #ifdef CYGSEM_HAL_STOP_CONSTRUCTORS_ON_FLAG
 341     cyg_hal_invoke_constructors();
 342 #endif
 343     fptest_main();
 344 }
 345
 346 //==========================================================================
 347
 348 #else // CYGFUN_KERNEL_API_C...
 349
 350 externC void
 351 cyg_start( void )
 352 {
 353     CYG_TEST_INIT();
 354     CYG_TEST_INFO("FP test requires:\n"
 355                 "CYGFUN_KERNEL_API_C && \n"
 356                 "CYGSEM_KERNEL_SCHED_MLQUEUE && \n"
 357                 "(CYGNUM_KERNEL_SCHED_PRIORITIES > 12)\n");
 358     CYG_TEST_NA("FP test requirements");
 359 }
 360
 361 #endif // CYGFUN_KERNEL_API_C, etc.
 362
 363 //==========================================================================
 364 // EOF fptest.cxx