OSDN Git Service

2009-08-28 Sebastian Pop <sebastian.pop@amd.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) 1992-2009, 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 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 -- GNARL was developed by the GNARL team at Florida State University.       --
28 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies, Inc.     --
29 --                                                                          --
30 ------------------------------------------------------------------------------
31
32 --  This package contains all the GNULL primitives that interface directly with
33 --  the underlying OS.
34
35 with System.Parameters;
36 with System.Tasking;
37 with System.OS_Interface;
38
39 package System.Task_Primitives.Operations is
40    pragma Preelaborate;
41
42    package ST renames System.Tasking;
43    package OSI renames System.OS_Interface;
44
45    procedure Initialize (Environment_Task : ST.Task_Id);
46    --  Perform initialization and set up of the environment task for proper
47    --  operation of the tasking run-time. This must be called once, before any
48    --  other subprograms of this package are called.
49
50    procedure Create_Task
51      (T          : ST.Task_Id;
52       Wrapper    : System.Address;
53       Stack_Size : System.Parameters.Size_Type;
54       Priority   : System.Any_Priority;
55       Succeeded  : out Boolean);
56    pragma Inline (Create_Task);
57    --  Create a new low-level task with ST.Task_Id T and place other needed
58    --  information in the ATCB.
59    --
60    --  A new thread of control is created, with a stack of at least Stack_Size
61    --  storage units, and the procedure Wrapper is called by this new thread
62    --  of control. If Stack_Size = Unspecified_Storage_Size, choose a default
63    --  stack size; this may be effectively "unbounded" on some systems.
64    --
65    --  The newly created low-level task is associated with the ST.Task_Id T
66    --  such that any subsequent call to Self from within the context of the
67    --  low-level task returns T.
68    --
69    --  The caller is responsible for ensuring that the storage of the Ada
70    --  task control block object pointed to by T persists for the lifetime
71    --  of the new task.
72    --
73    --  Succeeded is set to true unless creation of the task failed,
74    --  as it may if there are insufficient resources to create another task.
75
76    procedure Enter_Task (Self_ID : ST.Task_Id);
77    pragma Inline (Enter_Task);
78    --  Initialize data structures specific to the calling task. Self must be
79    --  the ID of the calling task. It must be called (once) by the task
80    --  immediately after creation, while abort is still deferred. The effects
81    --  of other operations defined below are not defined unless the caller has
82    --  previously called Initialize_Task.
83
84    procedure Exit_Task;
85    pragma Inline (Exit_Task);
86    --  Destroy the thread of control. Self must be the ID of the calling task.
87    --  The effects of further calls to operations defined below on the task
88    --  are undefined thereafter.
89
90    function New_ATCB (Entry_Num : ST.Task_Entry_Index) return ST.Task_Id;
91    pragma Inline (New_ATCB);
92    --  Allocate a new ATCB with the specified number of entries
93
94    procedure Initialize_TCB (Self_ID : ST.Task_Id; Succeeded : out Boolean);
95    pragma Inline (Initialize_TCB);
96    --  Initialize all fields of the TCB
97
98    procedure Finalize_TCB (T : ST.Task_Id);
99    pragma Inline (Finalize_TCB);
100    --  Finalizes Private_Data of ATCB, and then deallocates it. This is also
101    --  responsible for recovering any storage or other resources that were
102    --  allocated by Create_Task (the one in this package). This should only be
103    --  called from Free_Task. After it is called there should be no further
104    --  reference to the ATCB that corresponds to T.
105
106    procedure Abort_Task (T : ST.Task_Id);
107    pragma Inline (Abort_Task);
108    --  Abort the task specified by T (the target task). This causes the target
109    --  task to asynchronously raise Abort_Signal if abort is not deferred, or
110    --  if it is blocked on an interruptible system call.
111    --
112    --  precondition:
113    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred
114    --
115    --  postcondition:
116    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred.
117
118    --  ??? modify GNARL to skip wakeup and always call Abort_Task
119
120    function Self return ST.Task_Id;
121    pragma Inline (Self);
122    --  Return a pointer to the Ada Task Control Block of the calling task
123
124    type Lock_Level is
125      (PO_Level,
126       Global_Task_Level,
127       RTS_Lock_Level,
128       ATCB_Level);
129    --  Type used to describe kind of lock for second form of Initialize_Lock
130    --  call specified below. See locking rules in System.Tasking (spec) for
131    --  more details.
132
133    procedure Initialize_Lock
134      (Prio : System.Any_Priority;
135       L    : not null access Lock);
136    procedure Initialize_Lock
137      (L     : not null access RTS_Lock;
138       Level : Lock_Level);
139    pragma Inline (Initialize_Lock);
140    --  Initialize a lock object
141    --
142    --  For Lock, Prio is the ceiling priority associated with the lock. For
143    --  RTS_Lock, the ceiling is implicitly Priority'Last.
144    --
145    --  If the underlying system does not support priority ceiling
146    --  locking, the Prio parameter is ignored.
147    --
148    --  The effect of either initialize operation is undefined unless is a lock
149    --  object that has not been initialized, or which has been finalized since
150    --  it was last initialized.
151    --
152    --  The effects of the other operations on lock objects are undefined
153    --  unless the lock object has been initialized and has not since been
154    --  finalized.
155    --
156    --  Initialization of the per-task lock is implicit in Create_Task
157    --
158    --  These operations raise Storage_Error if a lack of storage is detected
159
160    procedure Finalize_Lock (L : not null access Lock);
161    procedure Finalize_Lock (L : not null access RTS_Lock);
162    pragma Inline (Finalize_Lock);
163    --  Finalize a lock object, freeing any resources allocated by the
164    --  corresponding Initialize_Lock operation.
165
166    procedure Write_Lock
167      (L                 : not null access Lock;
168       Ceiling_Violation : out Boolean);
169    procedure Write_Lock
170      (L           : not null access RTS_Lock;
171       Global_Lock : Boolean := False);
172    procedure Write_Lock
173      (T : ST.Task_Id);
174    pragma Inline (Write_Lock);
175    --  Lock a lock object for write access. After this operation returns,
176    --  the calling task holds write permission for the lock object. No other
177    --  Write_Lock or Read_Lock operation on the same lock object will return
178    --  until this task executes an Unlock operation on the same object. The
179    --  effect is undefined if the calling task already holds read or write
180    --  permission for the lock object L.
181    --
182    --  For the operation on Lock, Ceiling_Violation is set to true iff the
183    --  operation failed, which will happen if there is a priority ceiling
184    --  violation.
185    --
186    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True
187    --  if L is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
188    --
189    --  For the operation on ST.Task_Id, the lock is the special lock object
190    --  associated with that task's ATCB. This lock has effective ceiling
191    --  priority high enough that it is safe to call by a task with any
192    --  priority in the range System.Priority. It is implicitly initialized
193    --  by task creation. The effect is undefined if the calling task already
194    --  holds T's lock, or has interrupt-level priority. Finalization of the
195    --  per-task lock is implicit in Exit_Task.
196
197    procedure Read_Lock
198      (L                 : not null access Lock;
199       Ceiling_Violation : out Boolean);
200    pragma Inline (Read_Lock);
201    --  Lock a lock object for read access. After this operation returns,
202    --  the calling task has non-exclusive read permission for the logical
203    --  resources that are protected by the lock. No other Write_Lock operation
204    --  on the same object will return until this task and any other tasks with
205    --  read permission for this lock have executed Unlock operation(s) on the
206    --  lock object. A Read_Lock for a lock object may return immediately while
207    --  there are tasks holding read permission, provided there are no tasks
208    --  holding write permission for the object. The effect is undefined if
209    --  the calling task already holds read or write permission for L.
210    --
211    --  Alternatively: An implementation may treat Read_Lock identically to
212    --  Write_Lock. This simplifies the implementation, but reduces the level
213    --  of concurrency that can be achieved.
214    --
215    --  Note that Read_Lock is not defined for RT_Lock and ST.Task_Id.
216    --  That is because (1) so far Read_Lock has always been implemented
217    --  the same as Write_Lock, (2) most lock usage inside the RTS involves
218    --  potential write access, and (3) implementations of priority ceiling
219    --  locking that make a reader-writer distinction have higher overhead.
220
221    procedure Unlock
222      (L : not null access Lock);
223    procedure Unlock
224      (L           : not null access RTS_Lock;
225       Global_Lock : Boolean := False);
226    procedure Unlock
227      (T : ST.Task_Id);
228    pragma Inline (Unlock);
229    --  Unlock a locked lock object
230    --
231    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
232    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
233    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
234    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
235    --  operations on each lock object must be properly nested.)
236
237    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True if L
238    --  is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
239    --
240    --  Note that Write_Lock for RTS_Lock does not have an out-parameter.
241    --  RTS_Locks are used in situations where we have not made provision for
242    --  recovery from ceiling violations. We do not expect them to occur inside
243    --  the runtime system, because all RTS locks have ceiling Priority'Last.
244
245    --  There is one way there can be a ceiling violation. That is if the
246    --  runtime system is called from a task that is executing in the
247    --  Interrupt_Priority range.
248
249    --  It is not clear what to do about ceiling violations due to RTS calls
250    --  done at interrupt priority. In general, it is not acceptable to give
251    --  all RTS locks interrupt priority, since that would give terrible
252    --  performance on systems where this has the effect of masking hardware
253    --  interrupts, though we could get away allowing Interrupt_Priority'last
254    --  where we are layered on an OS that does not allow us to mask interrupts.
255    --  Ideally, we would like to raise Program_Error back at the original point
256    --  of the RTS call, but this would require a lot of detailed analysis and
257    --  recoding, with almost certain performance penalties.
258
259    --  For POSIX systems, we considered just skipping setting priority ceiling
260    --  on RTS locks. This would mean there is no ceiling violation, but we
261    --  would end up with priority inversions inside the runtime system,
262    --  resulting in failure to satisfy the Ada priority rules, and possible
263    --  missed validation tests. This could be compensated-for by explicit
264    --  priority-change calls to raise the caller to Priority'Last whenever it
265    --  first enters the runtime system, but the expected overhead seems high,
266    --  though it might be lower than using locks with ceilings if the
267    --  underlying implementation of ceiling locks is an inefficient one.
268
269    --  This issue should be reconsidered whenever we get around to checking
270    --  for calls to potentially blocking operations from within protected
271    --  operations. If we check for such calls and catch them on entry to the
272    --  OS, it may be that we can eliminate the possibility of ceiling
273    --  violations inside the RTS. For this to work, we would have to forbid
274    --  explicitly setting the priority of a task to anything in the
275    --  Interrupt_Priority range, at least. We would also have to check that
276    --  there are no RTS-lock operations done inside any operations that are
277    --  not treated as potentially blocking.
278
279    --  The latter approach seems to be the best, i.e. to check on entry to RTS
280    --  calls that may need to use locks that the priority is not in the
281    --  interrupt range. If there are RTS operations that NEED to be called
282    --  from interrupt handlers, those few RTS locks should then be converted
283    --  to PO-type locks, with ceiling Interrupt_Priority'Last.
284
285    --  For now, we will just shut down the system if there is ceiling violation
286
287    procedure Set_Ceiling
288      (L    : not null access Lock;
289       Prio : System.Any_Priority);
290    pragma Inline (Set_Ceiling);
291    --  Change the ceiling priority associated to the lock
292    --
293    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
294    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
295    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
296    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
297    --  operations on each lock object must be properly nested.)
298
299    procedure Yield (Do_Yield : Boolean := True);
300    pragma Inline (Yield);
301    --  Yield the processor. Add the calling task to the tail of the ready
302    --  queue for its active_priority. The Do_Yield argument is only used in
303    --  some very rare cases very a yield should have an effect on a specific
304    --  target and not on regular ones.
305
306    procedure Set_Priority
307      (T : ST.Task_Id;
308       Prio : System.Any_Priority;
309       Loss_Of_Inheritance : Boolean := False);
310    pragma Inline (Set_Priority);
311    --  Set the priority of the task specified by T to T.Current_Priority. The
312    --  priority set is what would correspond to the Ada concept of "base
313    --  priority" in the terms of the lower layer system, but the operation may
314    --  be used by the upper layer to implement changes in "active priority"
315    --  that are not due to lock effects. The effect should be consistent with
316    --  the Ada Reference Manual. In particular, when a task lowers its
317    --  priority due to the loss of inherited priority, it goes at the head of
318    --  the queue for its new priority (RM D.2.2 par 9). Loss_Of_Inheritance
319    --  helps the underlying implementation to do it right when the OS doesn't.
320
321    function Get_Priority (T : ST.Task_Id) return System.Any_Priority;
322    pragma Inline (Get_Priority);
323    --  Returns the priority last set by Set_Priority for this task
324
325    function Monotonic_Clock return Duration;
326    pragma Inline (Monotonic_Clock);
327    --  Returns "absolute" time, represented as an offset relative to "the
328    --  Epoch", which is Jan 1, 1970. This clock implementation is immune to
329    --  the system's clock changes.
330
331    function RT_Resolution return Duration;
332    pragma Inline (RT_Resolution);
333    --  Returns resolution of the underlying clock used to implement RT_Clock
334
335    ----------------
336    -- Extensions --
337    ----------------
338
339    --  Whoever calls either of the Sleep routines is responsible for checking
340    --  for pending aborts before the call. Pending priority changes are handled
341    --  internally.
342
343    procedure Sleep
344      (Self_ID : ST.Task_Id;
345       Reason  : System.Tasking.Task_States);
346    pragma Inline (Sleep);
347    --  Wait until the current task, T,  is signaled to wake up
348    --
349    --  precondition:
350    --    The calling task is holding its own ATCB lock
351    --    and has abort deferred
352    --
353    --  postcondition:
354    --    The calling task is holding its own ATCB lock and has abort deferred.
355
356    --  The effect is to atomically unlock T's lock and wait, so that another
357    --  task that is able to lock T's lock can be assured that the wait has
358    --  actually commenced, and that a Wakeup operation will cause the waiting
359    --  task to become ready for execution once again. When Sleep returns, the
360    --  waiting task will again hold its own ATCB lock. The waiting task may
361    --  become ready for execution at any time (that is, spurious wakeups are
362    --  permitted), but it will definitely become ready for execution when a
363    --  Wakeup operation is performed for the same task.
364
365    procedure Timed_Sleep
366      (Self_ID  : ST.Task_Id;
367       Time     : Duration;
368       Mode     : ST.Delay_Modes;
369       Reason   : System.Tasking.Task_States;
370       Timedout : out Boolean;
371       Yielded  : out Boolean);
372    --  Combination of Sleep (above) and Timed_Delay
373
374    procedure Timed_Delay
375      (Self_ID : ST.Task_Id;
376       Time    : Duration;
377       Mode    : ST.Delay_Modes);
378    --  Implement the semantics of the delay statement.
379    --  The caller should be abort-deferred and should not hold any locks.
380
381    procedure Wakeup
382      (T      : ST.Task_Id;
383       Reason : System.Tasking.Task_States);
384    pragma Inline (Wakeup);
385    --  Wake up task T if it is waiting on a Sleep call (of ordinary
386    --  or timed variety), making it ready for execution once again.
387    --  If the task T is not waiting on a Sleep, the operation has no effect.
388
389    function Environment_Task return ST.Task_Id;
390    pragma Inline (Environment_Task);
391    --  Return the task ID of the environment task
392    --  Consider putting this into a variable visible directly
393    --  by the rest of the runtime system. ???
394
395    function Get_Thread_Id (T : ST.Task_Id) return OSI.Thread_Id;
396    --  Return the thread id of the specified task
397
398    function Is_Valid_Task return Boolean;
399    pragma Inline (Is_Valid_Task);
400    --  Does the calling thread have an ATCB?
401
402    function Register_Foreign_Thread return ST.Task_Id;
403    --  Allocate and initialize a new ATCB for the current thread
404
405    -----------------------
406    -- RTS Entrance/Exit --
407    -----------------------
408
409    --  Following two routines are used for possible operations needed to be
410    --  setup/cleared upon entrance/exit of RTS while maintaining a single
411    --  thread of control in the RTS. Since we intend these routines to be used
412    --  for implementing the Single_Lock RTS, Lock_RTS should follow the first
413    --  Defer_Abort operation entering RTS. In the same fashion Unlock_RTS
414    --  should precede the last Undefer_Abort exiting RTS.
415    --
416    --  These routines also replace the functions Lock/Unlock_All_Tasks_List
417
418    procedure Lock_RTS;
419    --  Take the global RTS lock
420
421    procedure Unlock_RTS;
422    --  Release the global RTS lock
423
424    --------------------
425    -- Stack Checking --
426    --------------------
427
428    --  Stack checking in GNAT is done using the concept of stack probes. A
429    --  stack probe is an operation that will generate a storage error if
430    --  an insufficient amount of stack space remains in the current task.
431
432    --  The exact mechanism for a stack probe is target dependent. Typical
433    --  possibilities are to use a load from a non-existent page, a store to a
434    --  read-only page, or a comparison with some stack limit constant. Where
435    --  possible we prefer to use a trap on a bad page access, since this has
436    --  less overhead. The generation of stack probes is either automatic if
437    --  the ABI requires it (as on for example DEC Unix), or is controlled by
438    --  the gcc parameter -fstack-check.
439
440    --  When we are using bad-page accesses, we need a bad page, called guard
441    --  page, at the end of each task stack. On some systems, this is provided
442    --  automatically, but on other systems, we need to create the guard page
443    --  ourselves, and the procedure Stack_Guard is provided for this purpose.
444
445    procedure Stack_Guard (T : ST.Task_Id; On : Boolean);
446    --  Ensure guard page is set if one is needed and the underlying thread
447    --  system does not provide it. The procedure is as follows:
448    --
449    --    1. When we create a task adjust its size so a guard page can
450    --       safely be set at the bottom of the stack.
451    --
452    --    2. When the thread is created (and its stack allocated by the
453    --       underlying thread system), get the stack base (and size, depending
454    --       how the stack is growing), and create the guard page taking care
455    --       of page boundaries issues.
456    --
457    --    3. When the task is destroyed, remove the guard page.
458    --
459    --  If On is true then protect the stack bottom (i.e make it read only)
460    --  else unprotect it (i.e. On is True for the call when creating a task,
461    --  and False when a task is destroyed).
462    --
463    --  The call to Stack_Guard has no effect if guard pages are not used on
464    --  the target, or if guard pages are automatically provided by the system.
465
466    ------------------------
467    -- Suspension objects --
468    ------------------------
469
470    --  These subprograms provide the functionality required for synchronizing
471    --  on a suspension object. Tasks can suspend execution and relinquish the
472    --  processors until the condition is signaled.
473
474    function Current_State (S : Suspension_Object) return Boolean;
475    --  Return the state of the suspension object
476
477    procedure Set_False (S : in out Suspension_Object);
478    --  Set the state of the suspension object to False
479
480    procedure Set_True (S : in out Suspension_Object);
481    --  Set the state of the suspension object to True. If a task were
482    --  suspended on the protected object then this task is released (and
483    --  the state of the suspension object remains set to False).
484
485    procedure Suspend_Until_True (S : in out Suspension_Object);
486    --  If the state of the suspension object is True then the calling task
487    --  continues its execution, and the state is set to False. If the state
488    --  of the object is False then the task is suspended on the suspension
489    --  object until a Set_True operation is executed. Program_Error is raised
490    --  if another task is already waiting on that suspension object.
491
492    procedure Initialize (S : in out Suspension_Object);
493    --  Initialize the suspension object
494
495    procedure Finalize (S : in out Suspension_Object);
496    --  Finalize the suspension object
497
498    -----------------------------------------
499    -- Runtime System Debugging Interfaces --
500    -----------------------------------------
501
502    --  These interfaces have been added to assist in debugging the
503    --  tasking runtime system.
504
505    function Check_Exit (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
506    pragma Inline (Check_Exit);
507    --  Check that the current task is holding only Global_Task_Lock
508
509    function Check_No_Locks (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
510    pragma Inline (Check_No_Locks);
511    --  Check that current task is holding no locks
512
513    function Suspend_Task
514      (T           : ST.Task_Id;
515       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
516    --  Suspend a specific task when the underlying thread library provides this
517    --  functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self. Such
518    --  functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks) Return True
519    --  is the operation is successful. On targets where this operation is not
520    --  available, a dummy body is present which always returns False.
521
522    function Resume_Task
523      (T           : ST.Task_Id;
524       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
525    --  Resume a specific task when the underlying thread library provides
526    --  such functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self.
527    --  Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks)
528    --  Return True is the operation is successful
529
530    procedure Stop_All_Tasks;
531    --  Stop all tasks when the underlying thread library provides such
532    --  functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g
533    --  VxWorks) This function can be run from an interrupt handler. Return True
534    --  is the operation is successful
535
536    function Stop_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
537    --  Stop a specific task when the underlying thread library provides
538    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
539    --  (e.g VxWorks). Return True is the operation is successful.
540
541    function Continue_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
542    --  Continue a specific task when the underlying thread library provides
543    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
544    --  (e.g VxWorks) Return True is the operation is successful
545
546 end System.Task_Primitives.Operations;