source: soft/giet_vm/giet_libs/malloc.c @ 721

Last change on this file since 721 was 709, checked in by alain, 9 years ago

Major release: Change the task model to implement the POSIX threads API.

  • The shell "exec" and "kill" commands can be used to activate/de-activate the applications.
  • The "pause", "resume", and "context" commands can be used to stop, restart, a single thtead or to display the thread context.

This version has been tested on the following multi-threaded applications,
that have been modified to use the POSIX threads:

  • classif
  • convol
  • transpose
  • gameoflife
  • raycast
  • Property svn:executable set to *
File size: 14.8 KB
RevLine 
[382]1////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2// File     : malloc.c
3// Date     : 05/03/2013
4// Author   : Jean-Baptiste Bréjon / alain greiner
5// Copyright (c) UPMC-LIP6
6////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
[258]7
8#include "malloc.h"
9#include "stdio.h"
[468]10#include "giet_config.h"
[258]11
[382]12// Global variables defining the heap descriptors array (one heap per cluster)
[588]13giet_heap_t     heap[X_SIZE][Y_SIZE];
[325]14
[382]15// Macro returning the smallest power of 2 larger or equal to size value
16#define GET_SIZE_INDEX(size)                (size <= 0x00000001) ? 0  :\
17                                            (size <= 0x00000002) ? 1  :\
18                                            (size <= 0x00000004) ? 2  :\
19                                            (size <= 0x00000008) ? 3  :\
20                                            (size <= 0x00000010) ? 4  :\
21                                            (size <= 0x00000020) ? 5  :\
22                                            (size <= 0x00000040) ? 6  :\
23                                            (size <= 0x00000080) ? 7  :\
24                                            (size <= 0x00000100) ? 8  :\
25                                            (size <= 0x00000200) ? 9  :\
26                                            (size <= 0x00000400) ? 10 :\
27                                            (size <= 0x00000800) ? 11 :\
28                                            (size <= 0x00001000) ? 12 :\
29                                            (size <= 0x00002000) ? 13 :\
30                                            (size <= 0x00004000) ? 14 :\
31                                            (size <= 0x00008000) ? 15 :\
32                                            (size <= 0x00010000) ? 16 :\
33                                            (size <= 0x00020000) ? 17 :\
34                                            (size <= 0x00040000) ? 18 :\
35                                            (size <= 0x00080000) ? 19 :\
36                                            (size <= 0x00100000) ? 20 :\
37                                            (size <= 0x00200000) ? 21 :\
38                                            (size <= 0x00400000) ? 22 :\
39                                            (size <= 0x00800000) ? 23 :\
40                                            (size <= 0x01000000) ? 24 :\
41                                            (size <= 0x02000000) ? 25 :\
42                                            (size <= 0x04000000) ? 26 :\
43                                            (size <= 0x08000000) ? 27 :\
44                                            (size <= 0x10000000) ? 28 :\
45                                            (size <= 0x20000000) ? 29 :\
46                                            (size <= 0x40000000) ? 30 :\
47                                            (size <= 0x80000000) ? 31 :\
48                                                                   32
[394]49////////////////////////////////////////
50void display_free_array( unsigned int x,
51                         unsigned int y )
52{
[588]53    unsigned int next;
54    unsigned int id;
55    unsigned int iter;
[394]56
[680]57    giet_tty_printf("\nUser Heap[%d][%d] base = %x / size = %x\n", x , y , 
[588]58                   heap[x][y].heap_base, heap[x][y].heap_size );
[680]59    for ( id = 0 ; id < 32 ; id++ )
[588]60    { 
61        next = heap[x][y].free[id];
[680]62        giet_tty_printf(" - free[%d] = " , id );
[588]63        iter = 0;
64        while ( next != 0 )
65        {
[680]66            giet_tty_printf("%x | ", next );
[588]67            next = (*(unsigned int*)next);
68            iter++;
69        }
[680]70        giet_tty_printf("0\n");
[588]71    }
72}  // end display_free_array()
73
74
75
[382]76////////////////////////////////
77void heap_init( unsigned int x,
78                unsigned int y )
79{
80    unsigned int heap_base;        // heap segment base
81    unsigned int heap_size;        // heap segment size
82    unsigned int heap_index;       // size_index in free[array]
[258]83
[382]84    unsigned int alloc_base;       // alloc[] array base
85    unsigned int alloc_size;       // alloc[] array size
[588]86    unsigned int alloc_index;      // size_index in alloc[array]
[258]87
[382]88    unsigned int index;            // iterator
[258]89
[382]90    // get heap_base, heap size, and heap index
91    giet_heap_info( &heap_base, &heap_size, x, y );
92    heap_index = GET_SIZE_INDEX( heap_size );
[258]93
[468]94#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[680]95giet_tty_printf("\n[DEBUG USER_MALLOC] Starting Heap[%d][%d] initialisation /"
[468]96                " base = %x / size = %x\n", x, y, heap_base, heap_size );
97#endif
98
[382]99    // checking heap segment constraints
[709]100    giet_pthread_assert( (heap_size != 0) , 
101                         "error in heap_init() : heap not found"); 
102    giet_pthread_assert( (heap_size == (1<<heap_index)) ,
103                         "error in heap_init() : heap size must be power of 2");
104    giet_pthread_assert( (heap_base%heap_size == 0) ,
105                         "error in heap_init() : heap segment must be aligned\n");
[258]106
[390]107    // compute size of block containin alloc[] array
[382]108    alloc_size = heap_size / MIN_BLOCK_SIZE;
[390]109    if ( alloc_size < MIN_BLOCK_SIZE) alloc_size = MIN_BLOCK_SIZE;
[258]110
[382]111    // get index for the corresponding block
112    alloc_index = GET_SIZE_INDEX( alloc_size );
[258]113
[382]114    // compute alloc[] array base address
115    alloc_base = heap_base + heap_size - alloc_size;
[258]116
[382]117    // reset the free[] array
118    for ( index = 0 ; index < 32 ; index++ )
119    {
120        heap[x][y].free[index] = 0;
[258]121    }
122
[588]123    // reset the alloc_size array
124    unsigned int   word;
125    unsigned int*  tab = (unsigned int*)alloc_base;
126    for ( word = 0 ; word < (alloc_size>>2) ; word++ )  tab[word] = 0;
127 
[382]128    // split the heap into various sizes blocks,
129    // initializes the free[] array and NEXT pointers
130    // base is the block base address
131    unsigned int   base = heap_base;
132    unsigned int*  ptr;
[390]133    for ( index = heap_index-1 ; index >= alloc_index ; index-- )
[382]134    {
135        heap[x][y].free[index] = base;
136        ptr = (unsigned int*)base;
137        *ptr = 0;
138        base = base + (1<<index);
[258]139    }
140
[382]141    heap[x][y].init       = HEAP_INITIALIZED;
142    heap[x][y].x          = x;
143    heap[x][y].y          = y;
144    heap[x][y].heap_base  = heap_base;
145    heap[x][y].heap_size  = heap_size;
146    heap[x][y].alloc_size = alloc_size;
147    heap[x][y].alloc_base = alloc_base;
[258]148
[468]149    lock_init( &heap[x][y].lock );
[258]150
[468]151#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[680]152giet_tty_printf("\n[DEBUG USER_MALLOC] Completing Heap[%d][%d] initialisation\n", x, y );
[394]153display_free_array(x,y);
[382]154#endif
155               
156}  // end heap_init()
[258]157
[382]158////////////////////////////////////////////
159unsigned int split_block( giet_heap_t* heap,
160                          unsigned int vaddr, 
161                          unsigned int searched_index,
162                          unsigned int requested_index )
163{
164    // push the upper half block into free[searched_index-1]
165    unsigned int* new            = (unsigned int*)(vaddr + (1<<(searched_index-1)));
166    *new                         = heap->free[searched_index-1]; 
167    heap->free[searched_index-1] = (unsigned int)new;
168       
169    if ( searched_index == requested_index + 1 )  // terminal case: return lower half block
170    {
171        return vaddr;
[258]172    }
[382]173    else            // non terminal case : lower half block must be split again
174    {                               
175        return split_block( heap, vaddr, searched_index-1, requested_index );
[258]176    }
[382]177} // end split_block()
[258]178
[382]179//////////////////////////////////////////
180unsigned int get_block( giet_heap_t* heap,
181                        unsigned int searched_index,
182                        unsigned int requested_index )
183{
184    // test terminal case
185    if ( (1<<searched_index) > heap->heap_size )  // failure : return a NULL value
[258]186    {
[382]187        return 0;
[258]188    }
[382]189    else                            // search a block in free[searched_index]
[258]190    {
[382]191        unsigned int vaddr = heap->free[searched_index];
192        if ( vaddr == 0 )     // block not found : search in free[searched_index+1]
[258]193        {
[382]194            return get_block( heap, searched_index+1, requested_index );
[258]195        }
[382]196        else                // block found : pop it from free[searched_index]
[258]197        {
[382]198            // pop the block from free[searched_index]
199            unsigned int next = *((unsigned int*)vaddr); 
200            heap->free[searched_index] = next;
201           
202            // test if the block must be split
203            if ( searched_index == requested_index )  // no split required
204            {
205                return vaddr;
[258]206            }
[382]207            else                                      // split is required
208            {
209                return split_block( heap, vaddr, searched_index, requested_index );
[258]210            }
[382]211        } 
[258]212    }
[382]213} // end get_block()
[258]214
[382]215////////////////////////////////////////
216void * remote_malloc( unsigned int size,
217                      unsigned int x,
218                      unsigned int y ) 
[258]219{
[397]220
[468]221#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[680]222giet_tty_printf("\n[DEBUG USER_MALLOC] request for Heap[%d][%d] / size = %x\n", 
[397]223                 x, y, size );
224#endif
225
[382]226    // checking arguments
[709]227    giet_pthread_assert( (size != 0) ,
228                         "error in remote_malloc() : requested size = 0 \n");
229    giet_pthread_assert( (x < X_SIZE) ,
230                         "error in remote_malloc() : x coordinate too large\n");
231    giet_pthread_assert( (y < Y_SIZE) ,
232                         "error in remote_malloc() : y coordinate too large\n");
233    giet_pthread_assert( (heap[x][y].init == HEAP_INITIALIZED) ,
234                         "error in remote_malloc() : heap not initialized\n");
[258]235
[390]236    // normalize size
237    if ( size < MIN_BLOCK_SIZE ) size = MIN_BLOCK_SIZE;
238
[382]239    // compute requested_index for the free[] array
240    unsigned int requested_index = GET_SIZE_INDEX( size );
[258]241
[394]242    // take the lock protecting access to heap[x][y]
[382]243    lock_acquire( &heap[x][y].lock );
[258]244
[382]245    // call the recursive function get_block
246    unsigned int base = get_block( &heap[x][y], 
247                                   requested_index, 
248                                   requested_index );
[258]249
[588]250    // check block found
[709]251    if (base == 0)
[390]252    {
[588]253        lock_release( &heap[x][y].lock );
[709]254        giet_pthread_assert( 0 , "error in remote_malloc() : no more space\n" );
[390]255    }
[258]256
[588]257    // compute pointer in alloc[] array
258    unsigned offset    = (base - heap[x][y].heap_base) / MIN_BLOCK_SIZE;
259    unsigned char* ptr = (unsigned char*)(heap[x][y].alloc_base + offset);
260
261    // check the alloc[] array
262    if ( *ptr != 0 )
263    {
264        lock_release( &heap[x][y].lock );
[709]265        giet_pthread_assert( 0 , "error in remote_malloc() : block already allocated");
[588]266    }
267
268    // update alloc_array
269    *ptr = requested_index;
270
[382]271    // release the lock
272    lock_release( &heap[x][y].lock );
273 
[468]274#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[680]275giet_tty_printf("\n[DEBUG USER_MALLOC] allocated block from heap[%d][%d] : "
[588]276                "base = %x / size = %x\n", x , y , base , size );
[394]277display_free_array(x,y);
278#endif
279
[382]280    return (void*)base;
[258]281
[382]282} // end remote_malloc()
[258]283
284
[382]285//////////////////////////////////
286void * malloc( unsigned int size )
287{
[431]288    // get cluster coordinates
289    unsigned int    x;
290    unsigned int    y;
291    unsigned int    lpid;
292    giet_proc_xyp( &x, &y, &lpid );
[258]293
[382]294    return remote_malloc( size, x, y );
295} 
[258]296
[394]297///////////////////////////////////////////
298void update_free_array( giet_heap_t* heap,
299                        unsigned int base,
300                        unsigned int size_index )
301{
302    // This recursive function try to merge the released block
303    // with the companion block if this companion block is free.
304    // This companion has the same size, and almost the same address
305    // (only one address bit is different)
306    // - If the companion is not in free[size_index],
307    //   the released block is pushed in free[size_index].
308    // - If the companion is found, it is evicted from free[size_index]
309    //   and the merged bloc is pushed in the free[size_index+1].
[258]310
[394]311
312    // compute released block size
313    unsigned int size = 1<<size_index;
314
[588]315    // compute companion block and merged block base addresses
316    unsigned int companion_base; 
317    unsigned int merged_base; 
318
319    if ( (base & size) == 0 )   // the released block is aligned on (2*size)
[394]320    {
321        companion_base  = base + size;
322        merged_base     = base;
323    }
324    else
325    {
326        companion_base  = base - size;
327        merged_base     = base - size;
328    }
329
330    // scan all blocks in free[size_index]
331    // the iter & prev variables are actually addresses
332    unsigned int  found = 0;
333    unsigned int  iter  = heap->free[size_index];
334    unsigned int  prev  = (unsigned int)&heap->free[size_index];
[588]335    while ( iter ) 
[394]336    {
337        if ( iter == companion_base ) 
338        {
339            found = 1;
340            break;
341        }
[588]342        prev = iter;
[394]343        iter = *(unsigned int*)iter;
344    }
345
[588]346    if ( found == 0 )  // Companion not found => push in free[size_index] 
[394]347    {
348        *(unsigned int*)base   = heap->free[size_index];
349        heap->free[size_index] = base;
350    }
351    else               // Companion found : merge
352    {
353        // evict the searched block from free[size_index]
354        *(unsigned int*)prev = *(unsigned int*)iter;
355
356        // call the update_free() function for free[size_index+1]
357        update_free_array( heap, merged_base , size_index+1 );
358    }
359}
360
[382]361//////////////////////
362void free( void* ptr )
363{
[394]364    // get the cluster coordinate from ptr value
[390]365    unsigned int x;
366    unsigned int y;
367    giet_get_xy( ptr, &x, &y );
368
[468]369#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[680]370giet_tty_printf("\n[DEBUG USER_MALLOC] Free for vaddr = %x / x = %d / y = %d\n",
[397]371                 (unsigned int)ptr, x, y );
372#endif
373
[394]374    // check ptr value
375    unsigned int base = (unsigned int)ptr;
[709]376    giet_pthread_assert( (base >= heap[x][y].heap_base) && 
377                         (base < (heap[x][y].heap_base + heap[x][y].heap_size)) ,
378                         "error in free() : illegal pointer for released block" );
[390]379 
[588]380    // get the lock protecting heap[x][y]
381    lock_acquire( &heap[x][y].lock );
382
[394]383    // compute released block index in alloc[] array
384    unsigned index = (base - heap[x][y].heap_base ) / MIN_BLOCK_SIZE;
385 
386    // get the released block size_index
387    unsigned char* pchar      = (unsigned char*)(heap[x][y].alloc_base + index);
388    unsigned int   size_index = (unsigned int)*pchar;
[390]389
[588]390    // check block allocation
391    if ( size_index == 0 )
392    {
393        lock_release( &heap[x][y].lock );
[709]394        giet_pthread_assert( 0 , "error in free() : released block not allocated");
[588]395    }
396
[394]397    // check released block alignment
398    if ( base % (1 << size_index) )
399    {
[709]400        lock_release( &heap[x][y].lock );
401        giet_pthread_assert( 0 , "error in free() : released block not aligned");
[394]402    }
[258]403
[394]404    // call the recursive function update_free_array()
405    update_free_array( &heap[x][y], base, size_index ); 
[258]406
[394]407    // release the lock
408    lock_release( &heap[x][y].lock );
[258]409
[468]410#if GIET_DEBUG_USER_MALLOC
[394]411display_free_array(x,y);
412#endif
[258]413
[394]414} // end free()
415
[258]416// Local Variables:
417// tab-width: 4
418// c-basic-offset: 4
419// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
420// indent-tabs-mode: nil
421// End:
422// vim: filetype=c:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
423
424
425
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.