source: trunk/libs/libpthread/pthread.c @ 618

Last change on this file since 618 was 609, checked in by alain, 6 years ago

Cosmetic.
File size: 17.1 KB
Line 
1/*
2 * pthread.c - User level <pthread> library implementation.
3 *
4 * Author     Alain Greiner (2016,2017,2018)
5 *
6 * Copyright (c) UPMC Sorbonne Universites
7 *
8 * This file is part of ALMOS-MKH.
9 *
10 * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it
11 * under the terms of the GNU General Public License as published by
12 * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License.
13 *
14 * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but
15 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17 * General Public License for more details.
18 *
19 * You should have received a copy of the GNU General Public License
20 * along with ALMOS-MKH; if not, write to the Free Software Foundation,
21 * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22 */
23
24#include <hal_user.h>
25#include <hal_shared_types.h>
26#include <stdio.h>
27#include <stdlib.h>
28#include <pthread.h>
29#include <shared_pthread.h>
30#include <almosmkh.h>
31#include <syscalls_numbers.h>
32
33
34////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
35//                  Threads
36////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
37
38/////////////////////////////////////////////////
39int pthread_create( pthread_t            * trdid,
40                    const pthread_attr_t * attr,
41                    void                 * start_func,
42                    void                 * start_args )
43{
44    return hal_user_syscall( SYS_THREAD_CREATE,
45                             (reg_t)trdid,
46                             (reg_t)attr,
47                             (reg_t)start_func,
48                             (reg_t)start_args );
49}
50
51/////////////////////////////////////
52int pthread_join( pthread_t    trdid,
53                  void      ** exit_value )
54{
55    return hal_user_syscall( SYS_THREAD_JOIN,
56                             (reg_t)trdid,
57                             (reg_t)exit_value, 0, 0 );
58}
59
60///////////////////////////////////////
61int pthread_detach( pthread_t   trdid )
62{
63    return hal_user_syscall( SYS_THREAD_DETACH,
64                             (reg_t)trdid, 0, 0, 0 );
65}
66
67/////////////////////////////////////
68int pthread_exit( void * exit_value )
69{
70    return hal_user_syscall( SYS_THREAD_EXIT,
71                             (reg_t)exit_value, 0, 0, 0 );
72}
73
74/////////////////////////
75int pthread_yield( void )
76{
77    return hal_user_syscall( SYS_THREAD_YIELD, 0, 0, 0, 0 );
78}
79
80////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
81//                               Mutexes
82////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
83
84//////////////////////////////////////////////////////////
85int pthread_mutex_init( pthread_mutex_t           * mutex,
86                        const pthread_mutexattr_t * attr )
87{
88    if( attr != NULL )
89    {
90        printf("\n[ERROR] in %s : <attr> argument not supported\n", __FUNCTION__);
91        return -1;
92    }
93
94    return hal_user_syscall( SYS_MUTEX,
95                             (reg_t)mutex,
96                             MUTEX_INIT,
97                             0, 0 );
98}
99
100////////////////////////////////////////////////////
101int pthread_mutex_destroy( pthread_mutex_t * mutex )
102{
103    return hal_user_syscall( SYS_MUTEX,
104                             (reg_t)mutex,
105                             MUTEX_DESTROY,
106                             0, 0 );
107}
108
109/////////////////////////////////////////////////
110int pthread_mutex_lock( pthread_mutex_t * mutex ) 
111{
112    return hal_user_syscall( SYS_MUTEX,
113                             (reg_t)mutex,
114                             MUTEX_LOCK,
115                             0, 0 );
116}
117
118////////////////////////////////////////////////////
119int pthread_mutex_trylock( pthread_mutex_t * mutex )
120{
121    return hal_user_syscall( SYS_MUTEX,
122                             (reg_t)mutex,
123                             MUTEX_TRYLOCK,
124                             0, 0 );
125}
126   
127///////////////////////////////////////////////////
128int pthread_mutex_unlock( pthread_mutex_t * mutex )
129{
130    return hal_user_syscall( SYS_MUTEX,
131                             (reg_t)mutex,
132                             MUTEX_UNLOCK,
133                             0, 0 );
134}
135
136////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
137//                               Condvars
138////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
139
140///////////////////////////////////////////////
141int pthread_cond_init( pthread_cond_t     * cond,
142                       pthread_condattr_t * attr )
143{
144    if( attr )
145    {
146        printf("[ERROR] in %s ; <attr> argument must be NULL\n", __FUNCTION__ );
147        return -1;
148    }
149
150   return hal_user_syscall( SYS_CONDVAR,
151                             (reg_t)cond,
152                             CONDVAR_INIT,
153                             0, 0 );
154}
155
156/////////////////////////////////////////////////
157int pthread_cond_destroy( pthread_cond_t * cond )
158{
159    return hal_user_syscall( SYS_CONDVAR,
160                             (reg_t)cond,
161                             CONDVAR_DESTROY,
162                             0, 0 );
163}
164
165//////////////////////////////////////////////
166int pthread_cond_wait( pthread_cond_t  * cond,
167                       pthread_mutex_t * mutex )
168{
169    return hal_user_syscall( SYS_CONDVAR,
170                             (reg_t)cond,
171                             CONDVAR_WAIT,
172                             (reg_t)mutex,
173                             0 );
174}
175
176////////////////////////////////////////////////
177int pthread_cond_signal( pthread_cond_t * cond )
178{
179    return hal_user_syscall( SYS_CONDVAR,
180                             (reg_t)cond,
181                             CONDVAR_SIGNAL,
182                             0, 0 );
183}
184
185///////////////////////////////////////////////////
186int pthread_cond_broadcast( pthread_cond_t * cond )
187{
188    return hal_user_syscall( SYS_CONDVAR,
189                             (reg_t)cond,
190                             CONDVAR_BROADCAST,
191                             0, 0 );
192}
193
194
195////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
196//                            Barriers
197////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
198
199////////////////////////////////////////////////////////////////
200int pthread_barrier_init( pthread_barrier_t           * barrier,
201                          const pthread_barrierattr_t * attr,
202                          unsigned int                  count )
203{ 
204    if ( attr )
205    {
206        printf("[ERROR] in %s ; <attr> argument must be NULL\n", __FUNCTION__ );
207        return -1;
208    }
209
210    return hal_user_syscall( SYS_BARRIER,
211                             (reg_t)barrier,
212                             BARRIER_INIT,
213                             (reg_t)count,
214                             0 );
215}
216
217//////////////////////////////////////////////////////////
218int pthread_barrier_destroy( pthread_barrier_t * barrier )
219{
220    return hal_user_syscall( SYS_BARRIER,
221                             (reg_t)barrier,
222                             BARRIER_DESTROY,
223                             0, 0 );
224}
225   
226///////////////////////////////////////////////////////
227int pthread_barrier_wait( pthread_barrier_t * barrier )
228{
229    return hal_user_syscall( SYS_BARRIER,
230                             (reg_t)barrier,
231                             BARRIER_WAIT,
232                             0, 0 );
233}
234
235/*
236
237////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
238// The following functions define another implementation for the POSX barrier
239// based on a distributed quadtree implemented in user space, and relying
240// on a busy waiting policy.
241////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
242
243
244////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
245// This recursive function initializes the SQT nodes
246// traversing the SQT from root to bottom
247////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
248static void sqt_barrier_build( pthread_barrier_t  * barrier,
249                               unsigned int         x,
250                               unsigned int         y,
251                               unsigned int         level,
252                               sqt_node_t         * parent,
253                               unsigned int         x_size,
254                               unsigned int         y_size,
255                               unsigned int         nthreads )
256{
257    // get target node address
258    sqt_node_t * node = barrier->node[x][y][level];
259   
260    if (level == 0 )        // terminal case
261    {
262        // initializes target node
263        node->arity    = nthreads;   
264        node->count    = nthreads;   
265        node->sense    = 0;   
266        node->level    = 0;   
267        node->parent   = parent;
268        node->child[0] = NULL;
269        node->child[1] = NULL;
270        node->child[2] = NULL;
271        node->child[3] = NULL;
272
273#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
274printf("\n[BARRIER] %s : sqt_node[%d][%d][%d] / arity %d / desc %x\n"
275"parent %x / child0 %x / child1 %x / child2 %x / child3 %x\n",
276__FUNCTION__, x, y, level, node->arity, node, node->parent,
277node->child[0], node->child[1], node->child[2], node->child[3] );
278#endif
279
280    }
281    else                   // non terminal case
282    {
283        unsigned int cx[4];   // x coordinate for children
284        unsigned int cy[4];   // y coordinate for children
285        unsigned int arity = 0;
286        unsigned int i;
287
288        // the child0 coordinates are equal to the parent coordinates
289        // other children coordinates are incremented depending on the level value
290        cx[0] = x;
291        cy[0] = y;
292
293        cx[1] = x;
294        cy[1] = y + (1 << (level-1));
295
296        cx[2] = x + (1 << (level-1));
297        cy[2] = y;
298
299        cx[3] = x + (1 << (level-1));
300        cy[3] = y + (1 << (level-1));
301
302        // initializes parent node taken into account the actual number of childs
303        // child pointer is NULL if coordinates outside the mesh
304        for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
305        {
306            if ( (cx[i] < x_size) && (cy[i] < y_size) )
307            {
308                node->child[i] = barrier->node[cx[i]][cy[i]][level-1];
309                arity++;
310            }
311            else  node->child[i] = NULL;
312        }
313        node->arity    = arity; 
314        node->count    = arity;
315        node->sense    = 0;
316        node->level    = level;
317        node->parent   = parent;
318
319#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
320printf("\n[BARRIER] %s : sqt_node[%d][%d][%d] / arity %d / desc %x\n"
321"parent %x / child0 %x / child1 %x / child2 %x / child3 %x\n",
322__FUNCTION__, x, y, level, node->arity, node, node->parent,
323node->child[0], node->child[1], node->child[2], node->child[3] );
324#endif
325
326        // recursive calls for children nodes
327        for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
328        {
329            if ( (cx[i] < x_size) && (cy[i] < y_size) )
330            sqt_barrier_build( barrier,
331                               cx[i],
332                               cy[i],
333                               level-1,
334                               node,
335                               x_size,
336                               y_size,
337                               nthreads );
338        }
339    }
340}  // end sqt_barrier_build()
341
342////////////////////////////////////////////////////////////////
343int pthread_barrier_init( pthread_barrier_t           * barrier,
344                          const pthread_barrierattr_t * attr,
345                          unsigned int                  count )
346{
347    unsigned int x_size;
348    unsigned int y_size;
349    unsigned int nthreads;
350
351    if( attr != NULL )
352    {
353        x_size   = attr->x_size;
354        y_size   = attr->y_size;
355        nthreads = attr->nthreads;
356    }
357    else
358    {
359        x_size   = 1;
360        y_size   = 1;
361        nthreads = count;
362    }
363
364    // check attributes
365    if( (x_size * y_size * nthreads) != count )
366    {
367        printf("\[ERROR] in %s : count != x_size * y_size * nthreads/n", __FUNCTION__);
368        exit( EXIT_FAILURE );
369    }
370   
371    // compute SQT levels
372    unsigned int levels;
373    unsigned int z = (x_size > y_size) ? x_size : y_size;
374    levels = (z < 2) ? 1 : (z < 3) ? 2 : (z < 5) ? 3 : (z < 9) ? 4 : 5;
375
376#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
377unsigned int side = (z < 2) ? 1 : (z < 3) ? 2 : (z < 5) ? 4 : (z < 9) ? 8 : 16;
378printf("\n[BARRIER] %s : x_size = %d / y_size = %d / levels = %d / side = %d\n",
379__FUNCTION__ , x_size , y_size , levels , side );
380#endif
381
382    // allocates memory for the SQT nodes and initializes SQT nodes pointers array
383    // the actual number of SQT nodes in a cluster(x,y) depends on (x,y):
384    // At least 1 node / at most 5 nodes
385    unsigned int x;          // x coordinate for one SQT node
386    unsigned int y;          // y coordinate for one SQT node
387    unsigned int l;          // level for one SQT node
388    for ( x = 0 ; x < x_size ; x++ )
389    {
390        for ( y = 0 ; y < y_size ; y++ )
391        {
392            unsigned int cxy = (x<<QDT_YWIDTH) + y;
393               
394            for ( l = 0 ; l < levels ; l++ )         
395            {
396                if ( ( (l == 0) && ((x&0x00) == 0) && ((y&0x00) == 0) ) ||
397                     ( (l == 1) && ((x&0x01) == 0) && ((y&0x01) == 0) ) ||
398                     ( (l == 2) && ((x&0x03) == 0) && ((y&0x03) == 0) ) ||
399                     ( (l == 3) && ((x&0x07) == 0) && ((y&0x07) == 0) ) ||
400                     ( (l == 4) && ((x&0x0F) == 0) && ((y&0x0F) == 0) ) )
401                 {
402                     sqt_node_t * node = remote_malloc( sizeof(sqt_node_t) , cxy );
403
404                     if( node == NULL )
405                     {
406                         printf("\n[ERROR] in %s : cannot allocate sqt_node in cluster %x\n",
407                         __FUNCTION__ , cxy );
408                         return -1;
409                     }
410
411                     barrier->node[x][y][l] = node;
412
413                 }
414            }
415        }
416    }
417           
418    // recursively initialize all SQT nodes from root to bottom
419    sqt_barrier_build( barrier,
420                       0,       
421                       0,
422                       levels-1,
423                       NULL,
424                       x_size,
425                       y_size,
426                       nthreads );
427
428    hal_user_fence();
429
430    return 0;
431
432}  // end pthread_barrier_init
433
434//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
435// This recursive function decrements the distributed "count" variables,
436// traversing the SQT from bottom to root.
437// The last arrived thread reset the local node before returning.
438//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
439static void sqt_barrier_decrement( sqt_node_t * node )
440{
441
442#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
443unsigned int    cxy;
444unsigned int    lid;
445get_core( &cxy , &lid );
446printf("\n[BARRIER] %s : core[%x,%d] decrement SQT barrier node %x :\n"
447" level = %d / parent = %x / arity = %d / sense = %d / count = %d\n",
448__FUNCTION__ , cxy , lid , (unsigned int)node ,
449node->level , node->parent, node->arity , node->sense , node->count );
450#endif
451
452    unsigned int expected;
453   
454    // compute expected sense value
455    if ( node->sense == 0) expected = 1;
456    else                   expected = 0;
457
458    // atomically decrement count
459    int count = hal_user_atomic_add( (int *)&node->count , -1 );
460
461    // last arrived thread makes the recursive call
462    if ( count == 1 )                                     // last thread 
463    {
464        // decrement the parent node if the current node is not the root
465        if ( node->parent != NULL )  sqt_barrier_decrement( node->parent );
466
467#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
468printf("\n[BARRIER] %s : core[%x,%d] reset SQT barrier node %x :\n"
469" level = %d / arity = %d / sense = %d / count = %d\n",
470__FUNCTION__ , cxy , lid , (unsigned int)node ,
471node->level , node->arity , node->sense , node->count );
472#endif
473        // reset the current node
474        node->sense = expected;
475        node->count = node->arity;
476
477        return;
478    }
479    else                                               // not the last thread
480    {
481        while( 1 )
482        {
483            // poll sense
484            if( node->sense == expected ) break;
485
486            // deschedule
487            pthread_yield();
488        }
489
490        return;
491    }
492} // end sqt_barrier_decrement()
493   
494///////////////////////////////////////////////////////
495int pthread_barrier_wait( pthread_barrier_t * barrier )
496{
497    // get calling core cluster
498    unsigned int    cxy;
499    unsigned int    lid;
500    get_core( &cxy , &lid );
501
502    // get calling core coordinate
503    unsigned int    x = cxy >> QDT_YWIDTH;
504    unsigned int    y = cxy &  QDT_YMASK;
505
506#if PTHREAD_BARRIER_DEBUG
507printf("\n[BARRIER] %s : core[%x,%d] enter / barrier = %x / node = %x\n",
508__FUNCTION__ , cxy , lid , barrier, barrier->node[x][y][0] );
509#endif
510
511    // recursively decrement count from bottom to root
512    sqt_barrier_decrement( barrier->node[x][y][0] );
513
514    hal_user_fence();
515
516    return 0;
517
518}  // end pthread_barrier_wait()
519
520*/
521
522
523
524// Local Variables:
525// tab-width: 4
526// c-basic-offset: 4
527// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
528// indent-tabs-mode: nil
529// End:
530// vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
531
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.