OSDN Git Service

2008-04-08 Hristian Kirtchev <kirtchev@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / s-taprop.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                GNU ADA RUN-TIME LIBRARY (GNARL) COMPONENTS               --
4 --                                                                          --
5 --     S Y S T E M . T A S K _ P R I M I T I V E S .O P E R A T I O N S     --
6 --                                                                          --
7 --                                  S p e c                                 --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1992-2008, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNARL is free software; you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 2,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion. GNARL is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License --
17 -- for  more details.  You should have  received  a copy of the GNU General --
18 -- Public License  distributed with GNARL; see file COPYING.  If not, write --
19 -- to  the  Free Software Foundation,  51  Franklin  Street,  Fifth  Floor, --
20 -- Boston, MA 02110-1301, USA.                                              --
21 --                                                                          --
22 -- As a special exception,  if other files  instantiate  generics from this --
23 -- unit, or you link  this unit with other files  to produce an executable, --
24 -- this  unit  does not  by itself cause  the resulting  executable  to  be --
25 -- covered  by the  GNU  General  Public  License.  This exception does not --
26 -- however invalidate  any other reasons why  the executable file  might be --
27 -- covered by the  GNU Public License.                                      --
28 --                                                                          --
29 -- GNARL was developed by the GNARL team at Florida State University.       --
30 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies, Inc.     --
31 --                                                                          --
32 ------------------------------------------------------------------------------
33
34 --  This package contains all the GNULL primitives that interface directly with
35 --  the underlying OS.
36
37 with System.Parameters;
38 with System.Tasking;
39 with System.OS_Interface;
40
41 package System.Task_Primitives.Operations is
42    pragma Preelaborate;
43
44    package ST renames System.Tasking;
45    package OSI renames System.OS_Interface;
46
47    procedure Initialize (Environment_Task : ST.Task_Id);
48    --  Perform initialization and set up of the environment task for proper
49    --  operation of the tasking run-time. This must be called once, before any
50    --  other subprograms of this package are called.
51
52    procedure Create_Task
53      (T          : ST.Task_Id;
54       Wrapper    : System.Address;
55       Stack_Size : System.Parameters.Size_Type;
56       Priority   : System.Any_Priority;
57       Succeeded  : out Boolean);
58    pragma Inline (Create_Task);
59    --  Create a new low-level task with ST.Task_Id T and place other needed
60    --  information in the ATCB.
61    --
62    --  A new thread of control is created, with a stack of at least Stack_Size
63    --  storage units, and the procedure Wrapper is called by this new thread
64    --  of control. If Stack_Size = Unspecified_Storage_Size, choose a default
65    --  stack size; this may be effectively "unbounded" on some systems.
66    --
67    --  The newly created low-level task is associated with the ST.Task_Id T
68    --  such that any subsequent call to Self from within the context of the
69    --  low-level task returns T.
70    --
71    --  The caller is responsible for ensuring that the storage of the Ada
72    --  task control block object pointed to by T persists for the lifetime
73    --  of the new task.
74    --
75    --  Succeeded is set to true unless creation of the task failed,
76    --  as it may if there are insufficient resources to create another task.
77
78    procedure Enter_Task (Self_ID : ST.Task_Id);
79    pragma Inline (Enter_Task);
80    --  Initialize data structures specific to the calling task. Self must be
81    --  the ID of the calling task. It must be called (once) by the task
82    --  immediately after creation, while abort is still deferred. The effects
83    --  of other operations defined below are not defined unless the caller has
84    --  previously called Initialize_Task.
85
86    procedure Exit_Task;
87    pragma Inline (Exit_Task);
88    --  Destroy the thread of control. Self must be the ID of the calling task.
89    --  The effects of further calls to operations defined below on the task
90    --  are undefined thereafter.
91
92    function New_ATCB (Entry_Num : ST.Task_Entry_Index) return ST.Task_Id;
93    pragma Inline (New_ATCB);
94    --  Allocate a new ATCB with the specified number of entries
95
96    procedure Initialize_TCB (Self_ID : ST.Task_Id; Succeeded : out Boolean);
97    pragma Inline (Initialize_TCB);
98    --  Initialize all fields of the TCB
99
100    procedure Finalize_TCB (T : ST.Task_Id);
101    pragma Inline (Finalize_TCB);
102    --  Finalizes Private_Data of ATCB, and then deallocates it. This is also
103    --  responsible for recovering any storage or other resources that were
104    --  allocated by Create_Task (the one in this package). This should only be
105    --  called from Free_Task. After it is called there should be no further
106    --  reference to the ATCB that corresponds to T.
107
108    procedure Abort_Task (T : ST.Task_Id);
109    pragma Inline (Abort_Task);
110    --  Abort the task specified by T (the target task). This causes the target
111    --  task to asynchronously raise Abort_Signal if abort is not deferred, or
112    --  if it is blocked on an interruptible system call.
113    --
114    --  precondition:
115    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred
116    --
117    --  postcondition:
118    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred.
119
120    --  ??? modify GNARL to skip wakeup and always call Abort_Task
121
122    function Self return ST.Task_Id;
123    pragma Inline (Self);
124    --  Return a pointer to the Ada Task Control Block of the calling task
125
126    type Lock_Level is
127      (PO_Level,
128       Global_Task_Level,
129       RTS_Lock_Level,
130       ATCB_Level);
131    --  Type used to describe kind of lock for second form of Initialize_Lock
132    --  call specified below. See locking rules in System.Tasking (spec) for
133    --  more details.
134
135    procedure Initialize_Lock
136      (Prio : System.Any_Priority;
137       L    : not null access Lock);
138    procedure Initialize_Lock
139      (L     : not null access RTS_Lock;
140       Level : Lock_Level);
141    pragma Inline (Initialize_Lock);
142    --  Initialize a lock object
143    --
144    --  For Lock, Prio is the ceiling priority associated with the lock. For
145    --  RTS_Lock, the ceiling is implicitly Priority'Last.
146    --
147    --  If the underlying system does not support priority ceiling
148    --  locking, the Prio parameter is ignored.
149    --
150    --  The effect of either initialize operation is undefined unless is a lock
151    --  object that has not been initialized, or which has been finalized since
152    --  it was last initialized.
153    --
154    --  The effects of the other operations on lock objects are undefined
155    --  unless the lock object has been initialized and has not since been
156    --  finalized.
157    --
158    --  Initialization of the per-task lock is implicit in Create_Task
159    --
160    --  These operations raise Storage_Error if a lack of storage is detected
161
162    procedure Finalize_Lock (L : not null access Lock);
163    procedure Finalize_Lock (L : not null access RTS_Lock);
164    pragma Inline (Finalize_Lock);
165    --  Finalize a lock object, freeing any resources allocated by the
166    --  corresponding Initialize_Lock operation.
167
168    procedure Write_Lock
169      (L                 : not null access Lock;
170       Ceiling_Violation : out Boolean);
171    procedure Write_Lock
172      (L           : not null access RTS_Lock;
173       Global_Lock : Boolean := False);
174    procedure Write_Lock
175      (T : ST.Task_Id);
176    pragma Inline (Write_Lock);
177    --  Lock a lock object for write access. After this operation returns,
178    --  the calling task holds write permission for the lock object. No other
179    --  Write_Lock or Read_Lock operation on the same lock object will return
180    --  until this task executes an Unlock operation on the same object. The
181    --  effect is undefined if the calling task already holds read or write
182    --  permission for the lock object L.
183    --
184    --  For the operation on Lock, Ceiling_Violation is set to true iff the
185    --  operation failed, which will happen if there is a priority ceiling
186    --  violation.
187    --
188    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True
189    --  if L is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
190    --
191    --  For the operation on ST.Task_Id, the lock is the special lock object
192    --  associated with that task's ATCB. This lock has effective ceiling
193    --  priority high enough that it is safe to call by a task with any
194    --  priority in the range System.Priority. It is implicitly initialized
195    --  by task creation. The effect is undefined if the calling task already
196    --  holds T's lock, or has interrupt-level priority. Finalization of the
197    --  per-task lock is implicit in Exit_Task.
198
199    procedure Read_Lock
200      (L                 : not null access Lock;
201       Ceiling_Violation : out Boolean);
202    pragma Inline (Read_Lock);
203    --  Lock a lock object for read access. After this operation returns,
204    --  the calling task has non-exclusive read permission for the logical
205    --  resources that are protected by the lock. No other Write_Lock operation
206    --  on the same object will return until this task and any other tasks with
207    --  read permission for this lock have executed Unlock operation(s) on the
208    --  lock object. A Read_Lock for a lock object may return immediately while
209    --  there are tasks holding read permission, provided there are no tasks
210    --  holding write permission for the object. The effect is undefined if
211    --  the calling task already holds read or write permission for L.
212    --
213    --  Alternatively: An implementation may treat Read_Lock identically to
214    --  Write_Lock. This simplifies the implementation, but reduces the level
215    --  of concurrency that can be achieved.
216    --
217    --  Note that Read_Lock is not defined for RT_Lock and ST.Task_Id.
218    --  That is because (1) so far Read_Lock has always been implemented
219    --  the same as Write_Lock, (2) most lock usage inside the RTS involves
220    --  potential write access, and (3) implementations of priority ceiling
221    --  locking that make a reader-writer distinction have higher overhead.
222
223    procedure Unlock
224      (L : not null access Lock);
225    procedure Unlock
226      (L           : not null access RTS_Lock;
227       Global_Lock : Boolean := False);
228    procedure Unlock
229      (T : ST.Task_Id);
230    pragma Inline (Unlock);
231    --  Unlock a locked lock object
232    --
233    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
234    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
235    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
236    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
237    --  operations on each lock object must be properly nested.)
238
239    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True if L
240    --  is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
241    --
242    --  Note that Write_Lock for RTS_Lock does not have an out-parameter.
243    --  RTS_Locks are used in situations where we have not made provision for
244    --  recovery from ceiling violations. We do not expect them to occur inside
245    --  the runtime system, because all RTS locks have ceiling Priority'Last.
246
247    --  There is one way there can be a ceiling violation. That is if the
248    --  runtime system is called from a task that is executing in the
249    --  Interrupt_Priority range.
250
251    --  It is not clear what to do about ceiling violations due to RTS calls
252    --  done at interrupt priority. In general, it is not acceptable to give
253    --  all RTS locks interrupt priority, since that whould give terrible
254    --  performance on systems where this has the effect of masking hardware
255    --  interrupts, though we could get away allowing Interrupt_Priority'last
256    --  where we are layered on an OS that does not allow us to mask interrupts.
257    --  Ideally, we would like to raise Program_Error back at the original point
258    --  of the RTS call, but this would require a lot of detailed analysis and
259    --  recoding, with almost certain performance penalties.
260
261    --  For POSIX systems, we considered just skipping setting priority ceiling
262    --  on RTS locks. This would mean there is no ceiling violation, but we
263    --  would end up with priority inversions inside the runtime system,
264    --  resulting in failure to satisfy the Ada priority rules, and possible
265    --  missed validation tests. This could be compensated-for by explicit
266    --  priority-change calls to raise the caller to Priority'Last whenever it
267    --  first enters the runtime system, but the expected overhead seems high,
268    --  though it might be lower than using locks with ceilings if the
269    --  underlying implementation of ceiling locks is an inefficient one.
270
271    --  This issue should be reconsidered whenever we get around to checking
272    --  for calls to potentially blocking operations from within protected
273    --  operations. If we check for such calls and catch them on entry to the
274    --  OS, it may be that we can eliminate the possibility of ceiling
275    --  violations inside the RTS. For this to work, we would have to forbid
276    --  explicitly setting the priority of a task to anything in the
277    --  Interrupt_Priority range, at least. We would also have to check that
278    --  there are no RTS-lock operations done inside any operations that are
279    --  not treated as potentially blocking.
280
281    --  The latter approach seems to be the best, i.e. to check on entry to RTS
282    --  calls that may need to use locks that the priority is not in the
283    --  interrupt range. If there are RTS operations that NEED to be called
284    --  from interrupt handlers, those few RTS locks should then be converted
285    --  to PO-type locks, with ceiling Interrupt_Priority'Last.
286
287    --  For now, we will just shut down the system if there is ceiling violation
288
289    procedure Set_Ceiling
290      (L    : not null access Lock;
291       Prio : System.Any_Priority);
292    pragma Inline (Set_Ceiling);
293    --  Change the ceiling priority associated to the lock
294    --
295    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
296    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
297    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
298    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
299    --  operations on each lock object must be properly nested.)
300
301    procedure Yield (Do_Yield : Boolean := True);
302    pragma Inline (Yield);
303    --  Yield the processor. Add the calling task to the tail of the ready
304    --  queue for its active_priority. The Do_Yield argument is only used in
305    --  some very rare cases very a yield should have an effect on a specific
306    --  target and not on regular ones.
307
308    procedure Set_Priority
309      (T : ST.Task_Id;
310       Prio : System.Any_Priority;
311       Loss_Of_Inheritance : Boolean := False);
312    pragma Inline (Set_Priority);
313    --  Set the priority of the task specified by T to T.Current_Priority. The
314    --  priority set is what would correspond to the Ada concept of "base
315    --  priority" in the terms of the lower layer system, but the operation may
316    --  be used by the upper layer to implement changes in "active priority"
317    --  that are not due to lock effects. The effect should be consistent with
318    --  the Ada Reference Manual. In particular, when a task lowers its
319    --  priority due to the loss of inherited priority, it goes at the head of
320    --  the queue for its new priority (RM D.2.2 par 9). Loss_Of_Inheritance
321    --  helps the underlying implementation to do it right when the OS doesn't.
322
323    function Get_Priority (T : ST.Task_Id) return System.Any_Priority;
324    pragma Inline (Get_Priority);
325    --  Returns the priority last set by Set_Priority for this task
326
327    function Monotonic_Clock return Duration;
328    pragma Inline (Monotonic_Clock);
329    --  Returns "absolute" time, represented as an offset relative to "the
330    --  Epoch", which is Jan 1, 1970. This clock implementation is immune to
331    --  the system's clock changes.
332
333    function RT_Resolution return Duration;
334    pragma Inline (RT_Resolution);
335    --  Returns resolution of the underlying clock used to implement RT_Clock
336
337    ----------------
338    -- Extensions --
339    ----------------
340
341    --  Whoever calls either of the Sleep routines is responsible for checking
342    --  for pending aborts before the call. Pending priority changes are handled
343    --  internally.
344
345    procedure Sleep
346      (Self_ID : ST.Task_Id;
347       Reason  : System.Tasking.Task_States);
348    pragma Inline (Sleep);
349    --  Wait until the current task, T,  is signaled to wake up
350    --
351    --  precondition:
352    --    The calling task is holding its own ATCB lock
353    --    and has abort deferred
354    --
355    --  postcondition:
356    --    The calling task is holding its own ATCB lock and has abort deferred.
357
358    --  The effect is to atomically unlock T's lock and wait, so that another
359    --  task that is able to lock T's lock can be assured that the wait has
360    --  actually commenced, and that a Wakeup operation will cause the waiting
361    --  task to become ready for execution once again. When Sleep returns, the
362    --  waiting task will again hold its own ATCB lock. The waiting task may
363    --  become ready for execution at any time (that is, spurious wakeups are
364    --  permitted), but it will definitely become ready for execution when a
365    --  Wakeup operation is performed for the same task.
366
367    procedure Timed_Sleep
368      (Self_ID  : ST.Task_Id;
369       Time     : Duration;
370       Mode     : ST.Delay_Modes;
371       Reason   : System.Tasking.Task_States;
372       Timedout : out Boolean;
373       Yielded  : out Boolean);
374    --  Combination of Sleep (above) and Timed_Delay
375
376    procedure Timed_Delay
377      (Self_ID : ST.Task_Id;
378       Time    : Duration;
379       Mode    : ST.Delay_Modes);
380    --  Implement the semantics of the delay statement.
381    --  The caller should be abort-deferred and should not hold any locks.
382
383    procedure Wakeup
384      (T      : ST.Task_Id;
385       Reason : System.Tasking.Task_States);
386    pragma Inline (Wakeup);
387    --  Wake up task T if it is waiting on a Sleep call (of ordinary
388    --  or timed variety), making it ready for execution once again.
389    --  If the task T is not waiting on a Sleep, the operation has no effect.
390
391    function Environment_Task return ST.Task_Id;
392    pragma Inline (Environment_Task);
393    --  Return the task ID of the environment task
394    --  Consider putting this into a variable visible directly
395    --  by the rest of the runtime system. ???
396
397    function Get_Thread_Id (T : ST.Task_Id) return OSI.Thread_Id;
398    --  Return the thread id of the specified task
399
400    function Is_Valid_Task return Boolean;
401    pragma Inline (Is_Valid_Task);
402    --  Does the calling thread have an ATCB?
403
404    function Register_Foreign_Thread return ST.Task_Id;
405    --  Allocate and initialize a new ATCB for the current thread
406
407    -----------------------
408    -- RTS Entrance/Exit --
409    -----------------------
410
411    --  Following two routines are used for possible operations needed to be
412    --  setup/cleared upon entrance/exit of RTS while maintaining a single
413    --  thread of control in the RTS. Since we intend these routines to be used
414    --  for implementing the Single_Lock RTS, Lock_RTS should follow the first
415    --  Defer_Abort operation entering RTS. In the same fashion Unlock_RTS
416    --  should preceed the last Undefer_Abort exiting RTS.
417    --
418    --  These routines also replace the functions Lock/Unlock_All_Tasks_List
419
420    procedure Lock_RTS;
421    --  Take the global RTS lock
422
423    procedure Unlock_RTS;
424    --  Release the global RTS lock
425
426    --------------------
427    -- Stack Checking --
428    --------------------
429
430    --  Stack checking in GNAT is done using the concept of stack probes. A
431    --  stack probe is an operation that will generate a storage error if
432    --  an insufficient amount of stack space remains in the current task.
433
434    --  The exact mechanism for a stack probe is target dependent. Typical
435    --  possibilities are to use a load from a non-existent page, a store to a
436    --  read-only page, or a comparison with some stack limit constant. Where
437    --  possible we prefer to use a trap on a bad page access, since this has
438    --  less overhead. The generation of stack probes is either automatic if
439    --  the ABI requires it (as on for example DEC Unix), or is controlled by
440    --  the gcc parameter -fstack-check.
441
442    --  When we are using bad-page accesses, we need a bad page, called guard
443    --  page, at the end of each task stack. On some systems, this is provided
444    --  automatically, but on other systems, we need to create the guard page
445    --  ourselves, and the procedure Stack_Guard is provided for this purpose.
446
447    procedure Stack_Guard (T : ST.Task_Id; On : Boolean);
448    --  Ensure guard page is set if one is needed and the underlying thread
449    --  system does not provide it. The procedure is as follows:
450    --
451    --    1. When we create a task adjust its size so a guard page can
452    --       safely be set at the bottom of the stack.
453    --
454    --    2. When the thread is created (and its stack allocated by the
455    --       underlying thread system), get the stack base (and size, depending
456    --       how the stack is growing), and create the guard page taking care
457    --       of page boundaries issues.
458    --
459    --    3. When the task is destroyed, remove the guard page.
460    --
461    --  If On is true then protect the stack bottom (i.e make it read only)
462    --  else unprotect it (i.e. On is True for the call when creating a task,
463    --  and False when a task is destroyed).
464    --
465    --  The call to Stack_Guard has no effect if guard pages are not used on
466    --  the target, or if guard pages are automatically provided by the system.
467
468    ------------------------
469    -- Suspension objects --
470    ------------------------
471
472    --  These subprograms provide the functionality required for synchronizing
473    --  on a suspension object. Tasks can suspend execution and relinquish the
474    --  processors until the condition is signaled.
475
476    function Current_State (S : Suspension_Object) return Boolean;
477    --  Return the state of the suspension object
478
479    procedure Set_False (S : in out Suspension_Object);
480    --  Set the state of the suspension object to False
481
482    procedure Set_True (S : in out Suspension_Object);
483    --  Set the state of the suspension object to True. If a task were
484    --  suspended on the protected object then this task is released (and
485    --  the state of the suspension object remains set to False).
486
487    procedure Suspend_Until_True (S : in out Suspension_Object);
488    --  If the state of the suspension object is True then the calling task
489    --  continues its execution, and the state is set to False. If the state
490    --  of the object is False then the task is suspended on the suspension
491    --  object until a Set_True operation is executed. Program_Error is raised
492    --  if another task is already waiting on that suspension object.
493
494    procedure Initialize (S : in out Suspension_Object);
495    --  Initialize the suspension object
496
497    procedure Finalize (S : in out Suspension_Object);
498    --  Finalize the suspension object
499
500    -----------------------------------------
501    -- Runtime System Debugging Interfaces --
502    -----------------------------------------
503
504    --  These interfaces have been added to assist in debugging the
505    --  tasking runtime system.
506
507    function Check_Exit (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
508    pragma Inline (Check_Exit);
509    --  Check that the current task is holding only Global_Task_Lock
510
511    function Check_No_Locks (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
512    pragma Inline (Check_No_Locks);
513    --  Check that current task is holding no locks
514
515    function Suspend_Task
516      (T           : ST.Task_Id;
517       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
518    --  Suspend a specific task when the underlying thread library provides this
519    --  functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self. Such
520    --  functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks) Return True
521    --  is the operation is successful. On targets where this operation is not
522    --  available, a dummy body is present which always returns False.
523
524    function Resume_Task
525      (T           : ST.Task_Id;
526       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
527    --  Resume a specific task when the underlying thread library provides
528    --  such functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self.
529    --  Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks)
530    --  Return True is the operation is successful
531
532    procedure Stop_All_Tasks;
533    --  Stop all tasks when the underlying thread library provides such
534    --  functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g
535    --  VxWorks) This function can be run from an interrupt handler. Return True
536    --  is the operation is successful
537
538    function Stop_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
539    --  Stop a specific task when the underlying thread library provides
540    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
541    --  (e.g VxWorks). Return True is the operation is successful.
542
543    function Continue_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
544    --  Continue a specific task when the underlying thread library provides
545    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
546    --  (e.g VxWorks) Return True is the operation is successful
547
548 end System.Task_Primitives.Operations;