OSDN Git Service

2004-05-17 Steve Kargl <kargls@comcast.net>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / s-asthan-vms.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) 1996-2004 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 2,  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.  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 GNAT;  see file COPYING.  If not, write --
19 -- to  the Free Software Foundation,  59 Temple Place - Suite 330,  Boston, --
20 -- MA 02111-1307, 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 -- GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. --
30 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      --
31 --                                                                          --
32 ------------------------------------------------------------------------------
33
34 --  This is the OpenVMS/Alpha version.
35
36 with System; use System;
37
38 with System.IO;
39
40 with System.Machine_Code;
41 with System.Parameters;
42 with System.Storage_Elements;
43
44 with System.Tasking;
45 with System.Tasking.Rendezvous;
46 with System.Tasking.Initialization;
47 with System.Tasking.Utilities;
48
49 with System.Task_Primitives;
50 with System.Task_Primitives.Operations;
51 with System.Task_Primitives.Operations.DEC;
52
53 --  with Ada.Finalization;
54 --  removed, because of problem with controlled attribute ???
55
56 with Ada.Task_Attributes;
57 with Ada.Task_Identification;
58
59 with Ada.Exceptions; use Ada.Exceptions;
60
61 with Ada.Unchecked_Conversion;
62
63 package body System.AST_Handling is
64
65    package ATID renames Ada.Task_Identification;
66
67    package SP   renames System.Parameters;
68    package ST   renames System.Tasking;
69    package STR  renames System.Tasking.Rendezvous;
70    package STI  renames System.Tasking.Initialization;
71    package STU  renames System.Tasking.Utilities;
72
73    package SSE  renames System.Storage_Elements;
74    package STPO renames System.Task_Primitives.Operations;
75    package STPOD renames System.Task_Primitives.Operations.DEC;
76
77    AST_Lock : aliased System.Task_Primitives.RTS_Lock;
78    --  This is a global lock; it is used to execute in mutual exclusion
79    --  from all other AST tasks.  It is only used by Lock_AST and
80    --  Unlock_AST.
81
82    procedure Lock_AST (Self_ID : ST.Task_Id);
83    --  Locks out other AST tasks. Preceding a section of code by Lock_AST and
84    --  following it by Unlock_AST creates a critical region.
85
86    procedure Unlock_AST (Self_ID : ST.Task_Id);
87    --  Releases lock previously set by call to Lock_AST.
88    --  All nested locks must be released before other tasks competing for the
89    --  tasking lock are released.
90
91    --------------
92    -- Lock_AST --
93    --------------
94
95    procedure Lock_AST (Self_ID : ST.Task_Id) is
96    begin
97       STI.Defer_Abort_Nestable (Self_ID);
98       STPO.Write_Lock (AST_Lock'Access, Global_Lock => True);
99    end Lock_AST;
100
101    ----------------
102    -- Unlock_AST --
103    ----------------
104
105    procedure Unlock_AST (Self_ID : ST.Task_Id) is
106    begin
107       STPO.Unlock (AST_Lock'Access, Global_Lock => True);
108       STI.Undefer_Abort_Nestable (Self_ID);
109    end Unlock_AST;
110
111    ---------------------------------
112    -- AST_Handler Data Structures --
113    ---------------------------------
114
115    --  As noted in the private part of the spec of System.Aux_DEC, the
116    --  AST_Handler type is simply a pointer to a procedure that takes
117    --  a single 64bit parameter. The following is a local copy
118    --  of that definition.
119
120    --  We need our own copy because we need to get our hands on this
121    --  and we cannot see the private part of System.Aux_DEC. We don't
122    --  want to be a child of Aux_Dec because of complications resulting
123    --  from the use of pragma Extend_System. We will use unchecked
124    --  conversions between the two versions of the declarations.
125
126    type AST_Handler is access procedure (Param : Long_Integer);
127
128    --  However, this declaration is somewhat misleading, since the values
129    --  referenced by AST_Handler values (all produced in this package by
130    --  calls to Create_AST_Handler) are highly stylized.
131
132    --  The first point is that in VMS/Alpha, procedure pointers do not in
133    --  fact point to code, but rather to a 48-byte procedure descriptor.
134    --  So a value of type AST_Handler is in fact a pointer to one of these
135    --  48-byte descriptors.
136
137    type Descriptor_Type is new SSE.Storage_Array (1 .. 48);
138    for  Descriptor_Type'Alignment use Standard'Maximum_Alignment;
139    pragma Warnings (Off, Descriptor_Type);
140    --  Suppress harmless warnings about alignment.
141    --  Should explain why this warning is harmless ???
142
143    type Descriptor_Ref is access all Descriptor_Type;
144
145    --  Normally, there is only one such descriptor for a given procedure, but
146    --  it works fine to make a copy of the single allocated descriptor, and
147    --  use the copy itself, and we take advantage of this in the design here.
148    --  The idea is that AST_Handler values will all point to a record with the
149    --  following structure:
150
151    --  Note: When we say it works fine, there is one delicate point, which
152    --  is that the code for the AST procedure itself requires the original
153    --  descriptor address.  We handle this by saving the orignal descriptor
154    --  address in this structure and restoring in Process_AST.
155
156    type AST_Handler_Data is record
157       Descriptor              : Descriptor_Type;
158       Original_Descriptor_Ref : Descriptor_Ref;
159       Taskid                  : ATID.Task_Id;
160       Entryno                 : Natural;
161    end record;
162
163    type AST_Handler_Data_Ref is access all AST_Handler_Data;
164
165    function To_AST_Handler is new Ada.Unchecked_Conversion
166      (AST_Handler_Data_Ref, System.Aux_DEC.AST_Handler);
167
168    --  Each time Create_AST_Handler is called, a new value of this record
169    --  type is created, containing a copy of the procedure descriptor for
170    --  the routine used to handle all AST's (Process_AST), and the Task_Id
171    --  and entry number parameters identifying the task entry involved.
172
173    --  The AST_Handler value returned is a pointer to this record. Since
174    --  the record starts with the procedure descriptor, it can be used
175    --  by the system in the normal way to call the procedure. But now
176    --  when the procedure gets control, it can determine the address of
177    --  the procedure descriptor used to call it (since the ABI specifies
178    --  that this is left sitting in register r27 on entry), and then use
179    --  that address to retrieve the Task_Id and entry number so that it
180    --  knows on which entry to queue the AST request.
181
182    --  The next issue is where are these records placed. Since we intend
183    --  to pass pointers to these records to asynchronous system service
184    --  routines, they have to be on the heap, which means we have to worry
185    --  about when to allocate them and deallocate them.
186
187    --  We solve this problem by introducing a task attribute that points to
188    --  a vector, indexed by the entry number, of AST_Handler_Data records
189    --  for a given task. The pointer itself is a controlled object allowing
190    --  us to write a finalization routine that frees the referenced vector.
191
192    --  An entry in this vector is either initialized (Entryno non-zero) and
193    --  can be used for any subsequent reference to the same entry, or it is
194    --  unused, marked by the Entryno value being zero.
195
196    type AST_Handler_Vector is array (Natural range <>) of AST_Handler_Data;
197    type AST_Handler_Vector_Ref is access all AST_Handler_Vector;
198
199 --  type AST_Vector_Ptr is new Ada.Finalization.Controlled with record
200 --  removed due to problem with controlled attribute, consequence is that
201 --  we have a memory leak if a task that has AST attribute entries is
202 --  terminated. ???
203
204    type AST_Vector_Ptr is record
205       Vector : AST_Handler_Vector_Ref;
206    end record;
207
208    AST_Vector_Init : AST_Vector_Ptr;
209    --  Initial value, treated as constant, Vector will be null.
210
211    package AST_Attribute is new Ada.Task_Attributes
212      (Attribute     => AST_Vector_Ptr,
213       Initial_Value => AST_Vector_Init);
214
215    use AST_Attribute;
216
217    -----------------------
218    -- AST Service Queue --
219    -----------------------
220
221    --  The following global data structures are used to queue pending
222    --  AST requests. When an AST is signalled, the AST service routine
223    --  Process_AST is called, and it makes an entry in this structure.
224
225    type AST_Instance is record
226       Taskid  : ATID.Task_Id;
227       Entryno : Natural;
228       Param   : Long_Integer;
229    end record;
230    --  The Taskid and Entryno indicate the entry on which this AST is to
231    --  be queued, and Param is the parameter provided from the AST itself.
232
233    AST_Service_Queue_Size  : constant := 256;
234    AST_Service_Queue_Limit : constant := 250;
235    type AST_Service_Queue_Index is mod AST_Service_Queue_Size;
236    --  Index used to refer to entries in the circular buffer which holds
237    --  active AST_Instance values. The upper bound reflects the maximum
238    --  number of AST instances that can be stored in the buffer. Since
239    --  these entries are immediately serviced by the high priority server
240    --  task that does the actual entry queuing, it is very unusual to have
241    --  any significant number of entries simulaneously queued.
242
243    AST_Service_Queue : array (AST_Service_Queue_Index) of AST_Instance;
244    pragma Volatile_Components (AST_Service_Queue);
245    --  The circular buffer used to store active AST requests.
246
247    AST_Service_Queue_Put : AST_Service_Queue_Index := 0;
248    AST_Service_Queue_Get : AST_Service_Queue_Index := 0;
249    pragma Atomic (AST_Service_Queue_Put);
250    pragma Atomic (AST_Service_Queue_Get);
251    --  These two variables point to the next slots in the AST_Service_Queue
252    --  to be used for putting a new entry in and taking an entry out. This
253    --  is a circular buffer, so these pointers wrap around. If the two values
254    --  are equal the buffer is currently empty. The pointers are atomic to
255    --  ensure proper synchronization between the single producer (namely the
256    --  Process_AST procedure), and the single consumer (the AST_Service_Task).
257
258    --------------------------------
259    -- AST Server Task Structures --
260    --------------------------------
261
262    --  The basic approach is that when an AST comes in, a call is made to
263    --  the Process_AST procedure. It queues the request in the service queue
264    --  and then wakes up an AST server task to perform the actual call to the
265    --  required entry. We use this intermediate server task, since the AST
266    --  procedure itself cannot wait to return, and we need some caller for
267    --  the rendezvous so that we can use the normal rendezvous mechanism.
268
269    --  It would work to have only one AST server task, but then we would lose
270    --  all overlap in AST processing, and furthermore, we could get priority
271    --  inversion effects resulting in starvation of AST requests.
272
273    --  We therefore maintain a small pool of AST server tasks. We adjust
274    --  the size of the pool dynamically to reflect traffic, so that we have
275    --  a sufficient number of server tasks to avoid starvation.
276
277    Max_AST_Servers : constant Natural := 16;
278    --  Maximum number of AST server tasks that can be allocated
279
280    Num_AST_Servers : Natural := 0;
281    --  Number of AST server tasks currently active
282
283    Num_Waiting_AST_Servers : Natural := 0;
284    --  This is the number of AST server tasks that are either waiting for
285    --  work, or just about to go to sleep and wait for work.
286
287    Is_Waiting : array (1 .. Max_AST_Servers) of Boolean := (others => False);
288    --  An array of flags showing which AST server tasks are currently waiting
289
290    AST_Task_Ids : array (1 .. Max_AST_Servers) of ST.Task_Id;
291    --  Task Id's of allocated AST server tasks
292
293    task type AST_Server_Task (Num : Natural) is
294       pragma Priority (Priority'Last);
295    end AST_Server_Task;
296    --  Declaration for AST server task. This task has no entries, it is
297    --  controlled by sleep and wakeup calls at the task primitives level.
298
299    type AST_Server_Task_Ptr is access all AST_Server_Task;
300    --  Type used to allocate server tasks
301
302    -----------------------
303    -- Local Subprograms --
304    -----------------------
305
306    procedure Allocate_New_AST_Server;
307    --  Allocate an additional AST server task
308
309    procedure Process_AST (Param : Long_Integer);
310    --  This is the central routine for processing all AST's, it is referenced
311    --  as the code address of all created AST_Handler values. See detailed
312    --  description in body to understand how it works to have a single such
313    --  procedure for all AST's even though it does not get any indication of
314    --  the entry involved passed as an explicit parameter. The single explicit
315    --  parameter Param is the parameter passed by the system with the AST.
316
317    -----------------------------
318    -- Allocate_New_AST_Server --
319    -----------------------------
320
321    procedure Allocate_New_AST_Server is
322       Dummy : AST_Server_Task_Ptr;
323       pragma Unreferenced (Dummy);
324
325    begin
326       if Num_AST_Servers = Max_AST_Servers then
327          return;
328
329       else
330          --  Note: it is safe to increment Num_AST_Servers immediately, since
331          --  no one will try to activate this task until it indicates that it
332          --  is sleeping by setting its entry in Is_Waiting to True.
333
334          Num_AST_Servers := Num_AST_Servers + 1;
335          Dummy := new AST_Server_Task (Num_AST_Servers);
336       end if;
337    end Allocate_New_AST_Server;
338
339    ---------------------
340    -- AST_Server_Task --
341    ---------------------
342
343    task body AST_Server_Task is
344       Taskid  : ATID.Task_Id;
345       Entryno : Natural;
346       Param   : aliased Long_Integer;
347       Self_Id : constant ST.Task_Id := ST.Self;
348
349       pragma Volatile (Param);
350
351    begin
352       --  By making this task independent of master, when the environment
353       --  task is finalizing, the AST_Server_Task will be notified that it
354       --  should terminate.
355
356       STU.Make_Independent;
357
358       --  Record our task Id for access by Process_AST
359
360       AST_Task_Ids (Num) := Self_Id;
361
362       --  Note: this entire task operates with the main task lock set, except
363       --  when it is sleeping waiting for work, or busy doing a rendezvous
364       --  with an AST server. This lock protects the data structures that
365       --  are shared by multiple instances of the server task.
366
367       Lock_AST (Self_Id);
368
369       --  This is the main infinite loop of the task. We go to sleep and
370       --  wait to be woken up by Process_AST when there is some work to do.
371
372       loop
373          Num_Waiting_AST_Servers := Num_Waiting_AST_Servers + 1;
374
375          Unlock_AST (Self_Id);
376
377          STI.Defer_Abort (Self_Id);
378
379          if SP.Single_Lock then
380             STPO.Lock_RTS;
381          end if;
382
383          STPO.Write_Lock (Self_Id);
384
385          Is_Waiting (Num) := True;
386
387          Self_Id.Common.State := ST.AST_Server_Sleep;
388          STPO.Sleep (Self_Id, ST.AST_Server_Sleep);
389          Self_Id.Common.State := ST.Runnable;
390
391          STPO.Unlock (Self_Id);
392
393          if SP.Single_Lock then
394             STPO.Unlock_RTS;
395          end if;
396
397          --  If the process is finalizing, Undefer_Abort will simply end
398          --  this task.
399
400          STI.Undefer_Abort (Self_Id);
401
402          --  We are awake, there is something to do!
403
404          Lock_AST (Self_Id);
405          Num_Waiting_AST_Servers := Num_Waiting_AST_Servers - 1;
406
407          --  Loop here to service outstanding requests. We are always
408          --  locked on entry to this loop.
409
410          while AST_Service_Queue_Get /= AST_Service_Queue_Put loop
411             Taskid  := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Taskid;
412             Entryno := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Entryno;
413             Param   := AST_Service_Queue (AST_Service_Queue_Get).Param;
414
415             AST_Service_Queue_Get := AST_Service_Queue_Get + 1;
416
417             --  This is a manual expansion of the normal call simple code
418
419             declare
420                type AA is access all Long_Integer;
421                P : AA := Param'Unrestricted_Access;
422
423                function To_ST_Task_Id is new Ada.Unchecked_Conversion
424                  (ATID.Task_Id, ST.Task_Id);
425
426             begin
427                Unlock_AST (Self_Id);
428                STR.Call_Simple
429                  (Acceptor           => To_ST_Task_Id (Taskid),
430                   E                  => ST.Task_Entry_Index (Entryno),
431                   Uninterpreted_Data => P'Address);
432
433             exception
434                when E : others =>
435                   System.IO.Put_Line ("%Debugging event");
436                   System.IO.Put_Line (Exception_Name (E) &
437                     " raised when trying to deliver an AST.");
438
439                   if Exception_Message (E)'Length /= 0 then
440                      System.IO.Put_Line (Exception_Message (E));
441                   end if;
442
443                   System.IO.Put_Line ("Task type is " & "Receiver_Type");
444                   System.IO.Put_Line ("Task id is " & ATID.Image (Taskid));
445             end;
446
447             Lock_AST (Self_Id);
448          end loop;
449       end loop;
450    end AST_Server_Task;
451
452    ------------------------
453    -- Create_AST_Handler --
454    ------------------------
455
456    function Create_AST_Handler
457      (Taskid  : ATID.Task_Id;
458       Entryno : Natural) return System.Aux_DEC.AST_Handler
459    is
460       Attr_Ref : Attribute_Handle;
461
462       Process_AST_Ptr : constant AST_Handler := Process_AST'Access;
463       --  Reference to standard procedure descriptor for Process_AST
464
465       function To_Descriptor_Ref is new Ada.Unchecked_Conversion
466         (AST_Handler, Descriptor_Ref);
467
468       Original_Descriptor_Ref : constant Descriptor_Ref :=
469                                   To_Descriptor_Ref (Process_AST_Ptr);
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 : in 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.Address);
550
551    begin
552       System.Machine_Code.Asm
553         (Template => "addl $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 => "ldl $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;