OSDN Git Service

2009-08-28 Sebastian Pop <sebastian.pop@amd.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / s-asthan-vms-alpha.adb
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                        GNAT RUN-TIME COMPONENTS                          --
4 --                                                                          --
5 --                  S Y S T E M . A S T _ H A N D L I N G                   --
6 --                                                                          --
7 --                                 B o d y                                  --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1996-2009, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNAT 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 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT 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.                                     --
17 --                                                                          --
18 -- As a special exception under Section 7 of GPL version 3, you are granted --
19 -- additional permissions described in the GCC Runtime Library Exception,   --
20 -- version 3.1, as published by the Free Software Foundation.               --
21 --                                                                          --
22 -- You should have received a copy of the GNU General Public License and    --
23 -- a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;     --
24 -- see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see    --
25 -- <http://www.gnu.org/licenses/>.                                          --
26 --                                                                          --
27 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
28 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
29 --                                                                          --
30 ------------------------------------------------------------------------------
31
32 --  This is the OpenVMS/Alpha version
33
34 with System; use System;
35
36 with System.IO;
37
38 with System.Machine_Code;
39 with System.Parameters;
40 with System.Storage_Elements;
41
42 with System.Tasking;
43 with System.Tasking.Rendezvous;
44 with System.Tasking.Initialization;
45 with System.Tasking.Utilities;
46
47 with System.Task_Primitives;
48 with System.Task_Primitives.Operations;
49 with System.Task_Primitives.Operations.DEC;
50
51 --  with Ada.Finalization;
52 --  removed, because of problem with controlled attribute ???
53
54 with Ada.Task_Attributes;
55
56 with Ada.Exceptions; use Ada.Exceptions;
57
58 with Ada.Unchecked_Conversion;
59
60 package body System.AST_Handling is
61
62    package ATID renames Ada.Task_Identification;
63
64    package SP   renames System.Parameters;
65    package ST   renames System.Tasking;
66    package STR  renames System.Tasking.Rendezvous;
67    package STI  renames System.Tasking.Initialization;
68    package STU  renames System.Tasking.Utilities;
69
70    package SSE  renames System.Storage_Elements;
71    package STPO renames System.Task_Primitives.Operations;
72    package STPOD renames System.Task_Primitives.Operations.DEC;
73
74    AST_Lock : aliased System.Task_Primitives.RTS_Lock;
75    --  This is a global lock; it is used to execute in mutual exclusion
76    --  from all other AST tasks.  It is only used by Lock_AST and
77    --  Unlock_AST.
78
79    procedure Lock_AST (Self_ID : ST.Task_Id);
80    --  Locks out other AST tasks. Preceding a section of code by Lock_AST and
81    --  following it by Unlock_AST creates a critical region.
82
83    procedure Unlock_AST (Self_ID : ST.Task_Id);
84    --  Releases lock previously set by call to Lock_AST.
85    --  All nested locks must be released before other tasks competing for the
86    --  tasking lock are released.
87
88    --------------
89    -- Lock_AST --
90    --------------
91
92    procedure Lock_AST (Self_ID : ST.Task_Id) is
93    begin
94       STI.Defer_Abort_Nestable (Self_ID);
95       STPO.Write_Lock (AST_Lock'Access, Global_Lock => True);
96    end Lock_AST;
97
98    ----------------
99    -- Unlock_AST --
100    ----------------
101
102    procedure Unlock_AST (Self_ID : ST.Task_Id) is
103    begin
104       STPO.Unlock (AST_Lock'Access, Global_Lock => True);
105       STI.Undefer_Abort_Nestable (Self_ID);
106    end Unlock_AST;
107
108    ---------------------------------
109    -- AST_Handler Data Structures --
110    ---------------------------------
111
112    --  As noted in the private part of the spec of System.Aux_DEC, the
113    --  AST_Handler type is simply a pointer to a procedure that takes
114    --  a single 64bit parameter. The following is a local copy
115    --  of that definition.
116
117    --  We need our own copy because we need to get our hands on this
118    --  and we cannot see the private part of System.Aux_DEC. We don't
119    --  want to be a child of Aux_Dec because of complications resulting
120    --  from the use of pragma Extend_System. We will use unchecked
121    --  conversions between the two versions of the declarations.
122
123    type AST_Handler is access procedure (Param : Long_Integer);
124
125    --  However, this declaration is somewhat misleading, since the values
126    --  referenced by AST_Handler values (all produced in this package by
127    --  calls to Create_AST_Handler) are highly stylized.
128
129    --  The first point is that in VMS/Alpha, procedure pointers do not in
130    --  fact point to code, but rather to a 48-byte procedure descriptor.
131    --  So a value of type AST_Handler is in fact a pointer to one of these
132    --  48-byte descriptors.
133
134    type Descriptor_Type is new SSE.Storage_Array (1 .. 48);
135    for  Descriptor_Type'Alignment use Standard'Maximum_Alignment;
136
137    type Descriptor_Ref is access all Descriptor_Type;
138
139    --  Normally, there is only one such descriptor for a given procedure, but
140    --  it works fine to make a copy of the single allocated descriptor, and
141    --  use the copy itself, and we take advantage of this in the design here.
142    --  The idea is that AST_Handler values will all point to a record with the
143    --  following structure:
144
145    --  Note: When we say it works fine, there is one delicate point, which
146    --  is that the code for the AST procedure itself requires the original
147    --  descriptor address.  We handle this by saving the original descriptor
148    --  address in this structure and restoring in Process_AST.
149
150    type AST_Handler_Data is record
151       Descriptor              : Descriptor_Type;
152       Original_Descriptor_Ref : Descriptor_Ref;
153       Taskid                  : ATID.Task_Id;
154       Entryno                 : Natural;
155    end record;
156
157    type AST_Handler_Data_Ref is access all AST_Handler_Data;
158
159    function To_AST_Handler is new Ada.Unchecked_Conversion
160      (AST_Handler_Data_Ref, System.Aux_DEC.AST_Handler);
161
162    --  Each time Create_AST_Handler is called, a new value of this record
163    --  type is created, containing a copy of the procedure descriptor for
164    --  the routine used to handle all AST's (Process_AST), and the Task_Id
165    --  and entry number parameters identifying the task entry involved.
166
167    --  The AST_Handler value returned is a pointer to this record. Since
168    --  the record starts with the procedure descriptor, it can be used
169    --  by the system in the normal way to call the procedure. But now
170    --  when the procedure gets control, it can determine the address of
171    --  the procedure descriptor used to call it (since the ABI specifies
172    --  that this is left sitting in register r27 on entry), and then use
173    --  that address to retrieve the Task_Id and entry number so that it
174    --  knows on which entry to queue the AST request.
175
176    --  The next issue is where are these records placed. Since we intend
177    --  to pass pointers to these records to asynchronous system service
178    --  routines, they have to be on the heap, which means we have to worry
179    --  about when to allocate them and deallocate them.
180
181    --  We solve this problem by introducing a task attribute that points to
182    --  a vector, indexed by the entry number, of AST_Handler_Data records
183    --  for a given task. The pointer itself is a controlled object allowing
184    --  us to write a finalization routine that frees the referenced vector.
185
186    --  An entry in this vector is either initialized (Entryno non-zero) and
187    --  can be used for any subsequent reference to the same entry, or it is
188    --  unused, marked by the Entryno value being zero.
189
190    type AST_Handler_Vector is array (Natural range <>) of AST_Handler_Data;
191    type AST_Handler_Vector_Ref is access all AST_Handler_Vector;
192
193 --  type AST_Vector_Ptr is new Ada.Finalization.Controlled with record
194 --  removed due to problem with controlled attribute, consequence is that
195 --  we have a memory leak if a task that has AST attribute entries is
196 --  terminated. ???
197
198    type AST_Vector_Ptr is record
199       Vector : AST_Handler_Vector_Ref;
200    end record;
201
202    AST_Vector_Init : AST_Vector_Ptr;
203    --  Initial value, treated as constant, Vector will be null
204
205    package AST_Attribute is new Ada.Task_Attributes
206      (Attribute     => AST_Vector_Ptr,
207       Initial_Value => AST_Vector_Init);
208
209    use AST_Attribute;
210
211    -----------------------
212    -- AST Service Queue --
213    -----------------------
214
215    --  The following global data structures are used to queue pending
216    --  AST requests. When an AST is signalled, the AST service routine
217    --  Process_AST is called, and it makes an entry in this structure.
218
219    type AST_Instance is record
220       Taskid  : ATID.Task_Id;
221       Entryno : Natural;
222       Param   : Long_Integer;
223    end record;
224    --  The Taskid and Entryno indicate the entry on which this AST is to
225    --  be queued, and Param is the parameter provided from the AST itself.
226
227    AST_Service_Queue_Size  : constant := 256;
228    AST_Service_Queue_Limit : constant := 250;
229    type AST_Service_Queue_Index is mod AST_Service_Queue_Size;
230    --  Index used to refer to entries in the circular buffer which holds
231    --  active AST_Instance values. The upper bound reflects the maximum
232    --  number of AST instances that can be stored in the buffer. Since
233    --  these entries are immediately serviced by the high priority server
234    --  task that does the actual entry queuing, it is very unusual to have
235    --  any significant number of entries simultaneously queued.
236
237    AST_Service_Queue : array (AST_Service_Queue_Index) of AST_Instance;
238    pragma Volatile_Components (AST_Service_Queue);
239    --  The circular buffer used to store active AST requests
240
241    AST_Service_Queue_Put : AST_Service_Queue_Index := 0;
242    AST_Service_Queue_Get : AST_Service_Queue_Index := 0;
243    pragma Atomic (AST_Service_Queue_Put);
244    pragma Atomic (AST_Service_Queue_Get);
245    --  These two variables point to the next slots in the AST_Service_Queue
246    --  to be used for putting a new entry in and taking an entry out. This
247    --  is a circular buffer, so these pointers wrap around. If the two values
248    --  are equal the buffer is currently empty. The pointers are atomic to
249    --  ensure proper synchronization between the single producer (namely the
250    --  Process_AST procedure), and the single consumer (the AST_Service_Task).
251
252    --------------------------------
253    -- AST Server Task Structures --
254    --------------------------------
255
256    --  The basic approach is that when an AST comes in, a call is made to
257    --  the Process_AST procedure. It queues the request in the service queue
258    --  and then wakes up an AST server task to perform the actual call to the
259    --  required entry. We use this intermediate server task, since the AST
260    --  procedure itself cannot wait to return, and we need some caller for
261    --  the rendezvous so that we can use the normal rendezvous mechanism.
262
263    --  It would work to have only one AST server task, but then we would lose
264    --  all overlap in AST processing, and furthermore, we could get priority
265    --  inversion effects resulting in starvation of AST requests.
266
267    --  We therefore maintain a small pool of AST server tasks. We adjust
268    --  the size of the pool dynamically to reflect traffic, so that we have
269    --  a sufficient number of server tasks to avoid starvation.
270
271    Max_AST_Servers : constant Natural := 16;
272    --  Maximum number of AST server tasks that can be allocated
273
274    Num_AST_Servers : Natural := 0;
275    --  Number of AST server tasks currently active
276
277    Num_Waiting_AST_Servers : Natural := 0;
278    --  This is the number of AST server tasks that are either waiting for
279    --  work, or just about to go to sleep and wait for work.
280
281    Is_Waiting : array (1 .. Max_AST_Servers) of Boolean := (others => False);
282    --  An array of flags showing which AST server tasks are currently waiting
283
284    AST_Task_Ids : array (1 .. Max_AST_Servers) of ST.Task_Id;
285    --  Task Id's of allocated AST server tasks
286
287    task type AST_Server_Task (Num : Natural) is
288       pragma Priority (Priority'Last);
289    end AST_Server_Task;
290    --  Declaration for AST server task. This task has no entries, it is
291    --  controlled by sleep and wakeup calls at the task primitives level.
292
293    type AST_Server_Task_Ptr is access all AST_Server_Task;
294    --  Type used to allocate server tasks
295
296    -----------------------
297    -- Local Subprograms --
298    -----------------------
299
300    procedure Allocate_New_AST_Server;
301    --  Allocate an additional AST server task
302
303    procedure Process_AST (Param : Long_Integer);
304    --  This is the central routine for processing all AST's, it is referenced
305    --  as the code address of all created AST_Handler values. See detailed
306    --  description in body to understand how it works to have a single such
307    --  procedure for all AST's even though it does not get any indication of
308    --  the entry involved passed as an explicit parameter. The single explicit
309    --  parameter Param is the parameter passed by the system with the AST.
310
311    -----------------------------
312    -- Allocate_New_AST_Server --
313    -----------------------------
314
315    procedure Allocate_New_AST_Server is
316       Dummy : AST_Server_Task_Ptr;
317       pragma Unreferenced (Dummy);
318
319    begin
320       if Num_AST_Servers = Max_AST_Servers then
321          return;
322
323       else
324          --  Note: it is safe to increment Num_AST_Servers immediately, since
325          --  no one will try to activate this task until it indicates that it
326          --  is sleeping by setting its entry in Is_Waiting to True.
327
328          Num_AST_Servers := Num_AST_Servers + 1;
329          Dummy := new AST_Server_Task (Num_AST_Servers);
330       end if;
331    end Allocate_New_AST_Server;
332
333    ---------------------
334    -- AST_Server_Task --
335    ---------------------
336
337    task body AST_Server_Task is
338       Taskid  : ATID.Task_Id;
339       Entryno : Natural;
340       Param   : aliased Long_Integer;
341       Self_Id : constant ST.Task_Id := ST.Self;
342
343       pragma Volatile (Param);
344
345    begin
346       --  By making this task independent of master, when the environment
347       --  task is finalizing, the AST_Server_Task will be notified that it
348       --  should terminate.
349
350       STU.Make_Independent;
351
352       --  Record our task Id for access by Process_AST
353
354       AST_Task_Ids (Num) := Self_Id;
355
356       --  Note: this entire task operates with the main task lock set, except
357       --  when it is sleeping waiting for work, or busy doing a rendezvous
358       --  with an AST server. This lock protects the data structures that
359       --  are shared by multiple instances of the server task.
360
361       Lock_AST (Self_Id);
362
363       --  This is the main infinite loop of the task. We go to sleep and
364       --  wait to be woken up by Process_AST when there is some work to do.
365
366       loop
367          Num_Waiting_AST_Servers := Num_Waiting_AST_Servers + 1;
368
369          Unlock_AST (Self_Id);
370
371          STI.Defer_Abort (Self_Id);
372
373          if SP.Single_Lock then
374             STPO.Lock_RTS;
375          end if;
376
377          STPO.Write_Lock (Self_Id);
378
379          Is_Waiting (Num) := True;
380
381          Self_Id.Common.State := ST.AST_Server_Sleep;
382          STPO.Sleep (Self_Id, ST.AST_Server_Sleep);
383          Self_Id.Common.State := ST.Runnable;
384
385          STPO.Unlock (Self_Id);
386
387          if SP.Single_Lock then
388             STPO.Unlock_RTS;
389          end if;
390
391          --  If the process is finalizing, Undefer_Abort will simply end
392          --  this task.
393
394          STI.Undefer_Abort (Self_Id);
395
396          --  We are awake, there is something to do!
397
398          Lock_AST (Self_Id);
399          Num_Waiting_AST_Servers := Num_Waiting_AST_Servers - 1;
400
401          --  Loop here to service outstanding requests. We are always
402          --  locked on entry to this loop.
403
404          while AST_Service_Queue_Get /= AST_Service_Queue_Put loop
405             Taskid  := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Taskid;
406             Entryno := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Entryno;
407             Param   := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Param;
408
409             AST_Service_Queue_Get := AST_Service_Queue_Get + 1;
410
411             --  This is a manual expansion of the normal call simple code
412
413             declare
414                type AA is access all Long_Integer;
415                P : AA := Param'Unrestricted_Access;
416
417                function To_ST_Task_Id is new Ada.Unchecked_Conversion
418                  (ATID.Task_Id, ST.Task_Id);
419
420             begin
421                Unlock_AST (Self_Id);
422                STR.Call_Simple
423                  (Acceptor           => To_ST_Task_Id (Taskid),
424                   E                  => ST.Task_Entry_Index (Entryno),
425                   Uninterpreted_Data => P'Address);
426
427             exception
428                when E : others =>
429                   System.IO.Put_Line ("%Debugging event");
430                   System.IO.Put_Line (Exception_Name (E) &
431                     " raised when trying to deliver an AST.");
432
433                   if Exception_Message (E)'Length /= 0 then
434                      System.IO.Put_Line (Exception_Message (E));
435                   end if;
436
437                   System.IO.Put_Line ("Task type is " & "Receiver_Type");
438                   System.IO.Put_Line ("Task id is " & ATID.Image (Taskid));
439             end;
440
441             Lock_AST (Self_Id);
442          end loop;
443       end loop;
444    end AST_Server_Task;
445
446    ------------------------
447    -- Create_AST_Handler --
448    ------------------------
449
450    function Create_AST_Handler
451      (Taskid  : ATID.Task_Id;
452       Entryno : Natural) return System.Aux_DEC.AST_Handler
453    is
454       Attr_Ref : Attribute_Handle;
455
456       Process_AST_Ptr : constant AST_Handler := Process_AST'Access;
457       --  Reference to standard procedure descriptor for Process_AST
458
459       pragma Warnings (Off, "*alignment*");
460       --  Suppress harmless warnings about alignment.
461       --  Should explain why this warning is harmless ???
462
463       function To_Descriptor_Ref is new Ada.Unchecked_Conversion
464         (AST_Handler, Descriptor_Ref);
465
466       Original_Descriptor_Ref : constant Descriptor_Ref :=
467                                   To_Descriptor_Ref (Process_AST_Ptr);
468
469       pragma Warnings (On, "*alignment*");
470
471    begin
472       if ATID.Is_Terminated (Taskid) then
473          raise Program_Error;
474       end if;
475
476       Attr_Ref := Reference (Taskid);
477
478       --  Allocate another server if supply is getting low
479
480       if Num_Waiting_AST_Servers < 2 then
481          Allocate_New_AST_Server;
482       end if;
483
484       --  No point in creating more if we have zillions waiting to
485       --  be serviced.
486
487       while AST_Service_Queue_Put - AST_Service_Queue_Get
488          > AST_Service_Queue_Limit
489       loop
490          delay 0.01;
491       end loop;
492
493       --  If no AST vector allocated, or the one we have is too short, then
494       --  allocate one of right size and initialize all entries except the
495       --  one we will use to unused. Note that the assignment automatically
496       --  frees the old allocated table if there is one.
497
498       if Attr_Ref.Vector = null
499         or else Attr_Ref.Vector'Length < Entryno
500       then
501          Attr_Ref.Vector := new AST_Handler_Vector (1 .. Entryno);
502
503          for E in 1 .. Entryno loop
504             Attr_Ref.Vector (E).Descriptor :=
505               Original_Descriptor_Ref.all;
506             Attr_Ref.Vector (E).Original_Descriptor_Ref :=
507               Original_Descriptor_Ref;
508             Attr_Ref.Vector (E).Taskid  := Taskid;
509             Attr_Ref.Vector (E).Entryno := E;
510          end loop;
511       end if;
512
513       return To_AST_Handler (Attr_Ref.Vector (Entryno)'Unrestricted_Access);
514    end Create_AST_Handler;
515
516    ----------------------------
517    -- Expand_AST_Packet_Pool --
518    ----------------------------
519
520    procedure Expand_AST_Packet_Pool
521      (Requested_Packets : Natural;
522       Actual_Number     : out Natural;
523       Total_Number      : out Natural)
524    is
525       pragma Unreferenced (Requested_Packets);
526    begin
527       --  The AST implementation of GNAT does not permit dynamic expansion
528       --  of the pool, so we simply add no entries and return the total. If
529       --  it is necessary to expand the allocation, then this package body
530       --  must be recompiled with a larger value for AST_Service_Queue_Size.
531
532       Actual_Number := 0;
533       Total_Number := AST_Service_Queue_Size;
534    end Expand_AST_Packet_Pool;
535
536    -----------------
537    -- Process_AST --
538    -----------------
539
540    procedure Process_AST (Param : Long_Integer) is
541
542       Handler_Data_Ptr : AST_Handler_Data_Ref;
543       --  This variable is set to the address of the descriptor through
544       --  which Process_AST is called. Since the descriptor is part of
545       --  an AST_Handler value, this is also the address of this value,
546       --  from which we can obtain the task and entry number information.
547
548       function To_Address is new Ada.Unchecked_Conversion
549         (ST.Task_Id, System.Task_Primitives.Task_Address);
550
551    begin
552       System.Machine_Code.Asm
553         (Template => "addq $27,0,%0",
554          Outputs  => AST_Handler_Data_Ref'Asm_Output ("=r", Handler_Data_Ptr),
555          Volatile => True);
556
557       System.Machine_Code.Asm
558         (Template => "ldq $27,%0",
559          Inputs  => Descriptor_Ref'Asm_Input
560            ("m", Handler_Data_Ptr.Original_Descriptor_Ref),
561          Volatile => True);
562
563       AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Put) := AST_Instance'
564         (Taskid  => Handler_Data_Ptr.Taskid,
565          Entryno => Handler_Data_Ptr.Entryno,
566          Param   => Param);
567
568       --  OpenVMS Programming Concepts manual, chapter 8.2.3:
569       --  "Implicit synchronization can be achieved for data that is shared
570       --   for write by using only AST routines to write the data, since only
571       --   one AST can be running at any one time."
572
573       --  This subprogram runs at AST level so is guaranteed to be
574       --  called sequentially at a given access level.
575
576       AST_Service_Queue_Put := AST_Service_Queue_Put + 1;
577
578       --  Need to wake up processing task. If there is no waiting server
579       --  then we have temporarily run out, but things should still be
580       --  OK, since one of the active ones will eventually pick up the
581       --  service request queued in the AST_Service_Queue.
582
583       for J in 1 .. Num_AST_Servers loop
584          if Is_Waiting (J) then
585             Is_Waiting (J) := False;
586
587             --  Sleeps are handled by ASTs on VMS, so don't call Wakeup
588
589             STPOD.Interrupt_AST_Handler (To_Address (AST_Task_Ids (J)));
590             exit;
591          end if;
592       end loop;
593    end Process_AST;
594
595 begin
596    STPO.Initialize_Lock (AST_Lock'Access, STPO.Global_Task_Level);
597 end System.AST_Handling;