git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/lisp/ao_lisp_mem.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2016 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation, either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  */
  14
  15 #define AO_LISP_CONST_BITS
  16
  17 #include "ao_lisp.h"
  18 #include <stdio.h>
  19
  20 #ifdef AO_LISP_MAKE_CONST
  21 #include <stdlib.h>
  22 uint8_t ao_lisp_const[AO_LISP_POOL_CONST] __attribute__((aligned(4)));
  23 #define ao_lisp_pool ao_lisp_const
  24 #undef AO_LISP_POOL
  25 #define AO_LISP_POOL AO_LISP_POOL_CONST
  26 #else
  27 uint8_t ao_lisp_pool[AO_LISP_POOL] __attribute__((aligned(4)));
  28 #endif
  29
  30 #if 0
  31 #define DBG_COLLECT_ALWAYS
  32 #endif
  33
  34 #if 0
  35 #define DBG_POOL
  36 #endif
  37
  38 #if 0
  39 #define DBG_INCLUDE
  40 #define DBG_DUMP        0
  41 #define DBG_OFFSET(a)   ((int) ((uint8_t *) (a) - ao_lisp_pool))
  42 #define DBG(...) printf(__VA_ARGS__)
  43 #define DBG_DO(a)       a
  44 static int move_dump = 1;
  45 static int move_depth;
  46 #define DBG_RESET() (move_depth = 0)
  47 #define DBG_MOVE(...) do { if(move_dump) { int d; for (d = 0; d < move_depth; d++) printf ("  "); printf(__VA_ARGS__); } } while (0)
  48 #define DBG_MOVE_IN()   (move_depth++)
  49 #define DBG_MOVE_OUT()  (move_depth--)
  50 #else
  51 #define DBG(...)
  52 #define DBG_DO(a)
  53 #define DBG_RESET()
  54 #define DBG_MOVE(...)
  55 #define DBG_MOVE_IN()
  56 #define DBG_MOVE_OUT()
  57 #endif
  58
  59 uint8_t ao_lisp_exception;
  60
  61 struct ao_lisp_root {
  62         void                            **addr;
  63         const struct ao_lisp_type       *type;
  64 };
  65
  66 #define AO_LISP_ROOT    16
  67
  68 static struct ao_lisp_root      ao_lisp_root[AO_LISP_ROOT];
  69
  70 static uint8_t  ao_lisp_busy[AO_LISP_POOL / 32];
  71 static uint8_t  ao_lisp_moving[AO_LISP_POOL / 32];
  72 static uint8_t  ao_lisp_cons[AO_LISP_POOL / 32];
  73 static uint8_t  ao_lisp_cons_last[AO_LISP_POOL / 32];
  74 static uint8_t  ao_lisp_cons_noted;
  75
  76 uint16_t        ao_lisp_top;
  77
  78 static inline void mark(uint8_t *tag, int offset) {
  79         int     byte = offset >> 5;
  80         int     bit = (offset >> 2) & 7;
  81         tag[byte] |= (1 << bit);
  82 }
  83
  84 static inline void clear(uint8_t *tag, int offset) {
  85         int     byte = offset >> 5;
  86         int     bit = (offset >> 2) & 7;
  87         tag[byte] &= ~(1 << bit);
  88 }
  89
  90 static inline int busy(uint8_t *tag, int offset) {
  91         int     byte = offset >> 5;
  92         int     bit = (offset >> 2) & 7;
  93         return (tag[byte] >> bit) & 1;
  94 }
  95
  96 static inline int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
  97 static inline int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
  98
  99 static inline int limit(int offset) {
 100         return min(AO_LISP_POOL, max(offset, 0));
 101 }
 102
 103 static int
 104 mark_object(uint8_t *tag, void *addr, int size) {
 105         int     base;
 106         int     bound;
 107
 108         if (!addr)
 109                 return 1;
 110
 111         if ((uint8_t *) addr < ao_lisp_pool || ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL <= (uint8_t*) addr)
 112                 return 1;
 113
 114         base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
 115         bound = base + size;
 116
 117         base = limit(base);
 118         bound = limit(bound);
 119         if (busy(tag, base))
 120                 return 1;
 121         while (base < bound) {
 122                 mark(tag, base);
 123                 base += 4;
 124         }
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static int
 129 clear_object(uint8_t *tag, void *addr, int size) {
 130         int     base;
 131         int     bound;
 132         if (!addr)
 133                 return 1;
 134
 135         base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
 136         bound = base + size;
 137
 138         base = limit(base);
 139         bound = limit(bound);
 140         if (!busy(tag, base))
 141                 return 1;
 142         while (base < bound) {
 143                 clear(tag, base);
 144                 base += 4;
 145         }
 146         return 0;
 147 }
 148
 149 static int
 150 busy_object(uint8_t *tag, void *addr) {
 151         int     base;
 152
 153         if (!addr)
 154                 return 1;
 155
 156         if ((uint8_t *) addr < ao_lisp_pool || ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL <= (uint8_t*) addr)
 157                 return 1;
 158
 159         base = (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool;
 160         base = limit(base);
 161         if (busy(tag, base))
 162                 return 1;
 163         return 0;
 164 }
 165
 166 static void
 167 note_cons(void *addr)
 168 {
 169         DBG_MOVE("note cons %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 170         if (AO_LISP_IS_POOL(addr)) {
 171                 ao_lisp_cons_noted = 1;
 172                 mark(ao_lisp_cons, (uint8_t *) addr - ao_lisp_pool);
 173         }
 174 }
 175
 176
 177 static void     *move_old, *move_new;
 178 static int      move_size;
 179
 180 static void
 181 move_object(void)
 182 {
 183         int     i;
 184
 185         DBG_RESET();
 186         DBG_MOVE("move %d -> %d\n", DBG_OFFSET(move_old), DBG_OFFSET(move_new));
 187         DBG_MOVE_IN();
 188         memset(ao_lisp_moving, '\0', sizeof (ao_lisp_moving));
 189         memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
 190         ao_lisp_cons_noted = 0;
 191         for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
 192                 if (!ao_lisp_root[i].addr)
 193                         continue;
 194                 if (ao_lisp_root[i].type) {
 195                         void *addr = *ao_lisp_root[i].addr;
 196                         if (!addr)
 197                                 continue;
 198                         DBG_MOVE("root %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 199                         if (!ao_lisp_move(ao_lisp_root[i].type,
 200                                           ao_lisp_root[i].addr)) {
 201                                 DBG_MOVE("root moves from %p to %p\n",
 202                                          addr,
 203                                          *ao_lisp_root[i].addr);
 204                         }
 205                 } else {
 206                         ao_poly p = *(ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr;
 207                         if (!p)
 208                                 continue;
 209                         if (!ao_lisp_poly_move((ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr, 0)) {
 210                                 DBG_MOVE("root poly move from %04x to %04x\n",
 211                                          p, *(ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr);
 212                         }
 213                 }
 214         }
 215         while (ao_lisp_cons_noted) {
 216                 memcpy(ao_lisp_cons_last, ao_lisp_cons, sizeof (ao_lisp_cons));
 217                 memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
 218                 ao_lisp_cons_noted = 0;
 219                 for (i = 0; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
 220                         if (busy(ao_lisp_cons_last, i)) {
 221                                 void *addr = ao_lisp_pool + i;
 222                                 DBG_MOVE("cons %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 223                                 if (!ao_lisp_move(&ao_lisp_cons_type, &addr)) {
 224                                         DBG_MOVE("cons moves from %p to %p\n",
 225                                                  ao_lisp_pool + i, addr);
 226                                 }
 227                         }
 228                 }
 229         }
 230         DBG_MOVE_OUT();
 231         DBG_MOVE("move done\n");
 232 }
 233
 234 #if DBG_DUMP
 235 static void
 236 dump_busy(void)
 237 {
 238         int     i;
 239         printf("busy:");
 240         for (i = 0; i < ao_lisp_top; i += 4) {
 241                 if ((i & 0xff) == 0)
 242                         printf("\n");
 243                 else if ((i & 0x1f) == 0)
 244                         printf(" ");
 245                 if (busy(ao_lisp_busy, i))
 246                         putchar('*');
 247                 else
 248                         putchar('-');
 249         }
 250         printf ("\n");
 251 }
 252 #define DUMP_BUSY()     dump_busy()
 253 #else
 254 #define DUMP_BUSY()
 255 #endif
 256
 257 static const struct ao_lisp_type const *ao_lisp_types[AO_LISP_NUM_TYPE] = {
 258         [AO_LISP_CONS] = &ao_lisp_cons_type,
 259         [AO_LISP_INT] = NULL,
 260         [AO_LISP_STRING] = &ao_lisp_string_type,
 261         [AO_LISP_OTHER] = (void *) 0x1,
 262         [AO_LISP_ATOM] = &ao_lisp_atom_type,
 263         [AO_LISP_BUILTIN] = &ao_lisp_builtin_type,
 264         [AO_LISP_FRAME] = &ao_lisp_frame_type,
 265         [AO_LISP_LAMBDA] = &ao_lisp_lambda_type,
 266 };
 267
 268
 269 static void
 270 ao_lisp_mark_busy(void)
 271 {
 272         int i;
 273
 274         memset(ao_lisp_busy, '\0', sizeof (ao_lisp_busy));
 275         memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
 276         ao_lisp_cons_noted = 0;
 277         DBG("mark\n");
 278         for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
 279                 if (ao_lisp_root[i].type) {
 280                         void **a = ao_lisp_root[i].addr, *v;
 281                         if (a && (v = *a)) {
 282                                 DBG("root %d\n", DBG_OFFSET(v));
 283                                 ao_lisp_mark(ao_lisp_root[i].type, v);
 284                         }
 285                 } else {
 286                         ao_poly *a = (ao_poly *) ao_lisp_root[i].addr, p;
 287                         if (a && (p = *a)) {
 288                                 DBG("root 0x%04x\n", p);
 289                                 ao_lisp_poly_mark(p, 0);
 290                         }
 291                 }
 292         }
 293         while (ao_lisp_cons_noted) {
 294                 memcpy(ao_lisp_cons_last, ao_lisp_cons, sizeof (ao_lisp_cons));
 295                 memset(ao_lisp_cons, '\0', sizeof (ao_lisp_cons));
 296                 ao_lisp_cons_noted = 0;
 297                 for (i = 0; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
 298                         if (busy(ao_lisp_cons_last, i)) {
 299                                 void *v = ao_lisp_pool + i;
 300                                 DBG("cons %d\n", DBG_OFFSET(v));
 301                                 ao_lisp_mark(&ao_lisp_cons_type, v);
 302                         }
 303                 }
 304         }
 305 }
 306
 307 void
 308 ao_lisp_collect(void)
 309 {
 310         int     i;
 311         int     top;
 312
 313         DBG("collect\n");
 314         /* Mark */
 315         ao_lisp_mark_busy();
 316
 317         DUMP_BUSY();
 318         /* Compact */
 319         DBG("find first busy\n");
 320         for (i = 0; i < ao_lisp_top; i += 4) {
 321                 if (!busy(ao_lisp_busy, i))
 322                         break;
 323         }
 324         top = i;
 325         while(i < ao_lisp_top) {
 326                 if (busy(ao_lisp_busy, i)) {
 327                         DBG("busy %d -> %d\n", i, top);
 328                         move_old = &ao_lisp_pool[i];
 329                         move_new = &ao_lisp_pool[top];
 330                         move_size = 0;
 331                         move_object();
 332                         DBG("\tbusy size %d\n", move_size);
 333                         if (move_size == 0)
 334                                 abort();
 335                         clear_object(ao_lisp_busy, move_old, move_size);
 336                         mark_object(ao_lisp_busy, move_new, move_size);
 337                         if (busy_object(ao_lisp_cons, move_old)) {
 338                                 clear_object(ao_lisp_cons, move_old, move_size);
 339                                 mark_object(ao_lisp_cons, move_new, move_size);
 340                         }
 341                         i += move_size;
 342                         top += move_size;
 343                         DUMP_BUSY();
 344                 } else {
 345                         i += 4;
 346                 }
 347         }
 348         ao_lisp_top = top;
 349 }
 350
 351
 352 int
 353 ao_lisp_mark(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
 354 {
 355         if (!addr)
 356                 return 1;
 357         if (mark_object(ao_lisp_busy, addr, type->size(addr)))
 358                 return 1;
 359         type->mark(addr);
 360         return 0;
 361 }
 362
 363 int
 364 ao_lisp_poly_mark(ao_poly p, uint8_t do_note_cons)
 365 {
 366         uint8_t type = ao_lisp_poly_type(p);
 367
 368         if (!p)
 369                 return 1;
 370         if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
 371                 note_cons(ao_lisp_ref(p));
 372                 return 0;
 373         } else {
 374                 const struct ao_lisp_type *lisp_type = ao_lisp_types[ao_lisp_poly_type(p)];
 375                 if (lisp_type)
 376                         return ao_lisp_mark(lisp_type, ao_lisp_ref(p));
 377                 return 1;
 378         }
 379 }
 380
 381 int
 382 ao_lisp_mark_memory(void *addr, int size)
 383 {
 384         return mark_object(ao_lisp_busy, addr, size);
 385 }
 386
 387 /*
 388  * After the object has been moved, we have to reference it
 389  * in the new location. This is only relevant for ao_lisp_poly_move
 390  * as it needs to fetch the type byte from the object, which
 391  * may have been overwritten by the copy
 392  */
 393 void *
 394 ao_lisp_move_map(void *addr)
 395 {
 396         if (addr == move_old) {
 397                 if (busy_object(ao_lisp_moving, addr))
 398                         return move_new;
 399         }
 400         return addr;
 401 }
 402
 403 static void *
 404 check_move(void *addr, int size)
 405 {
 406         if (addr == move_old) {
 407                 DBG_MOVE("mapping %d -> %d\n", DBG_OFFSET(addr), DBG_OFFSET(move_new));
 408                 if (!busy_object(ao_lisp_moving, addr)) {
 409                         DBG_MOVE("  copy %d\n", size);
 410                         memmove(move_new, move_old, size);
 411                         move_size = (size + 3) & ~3;
 412                 }
 413                 addr = move_new;
 414         }
 415         return addr;
 416 }
 417
 418 int
 419 ao_lisp_move(const struct ao_lisp_type *type, void **ref)
 420 {
 421         void            *addr = *ref;
 422         uint8_t         *a = addr;
 423         int             size = type->size(addr);
 424
 425         if (!addr)
 426                 return 1;
 427
 428 #ifndef AO_LISP_MAKE_CONST
 429         if (AO_LISP_IS_CONST(addr))
 430                 return 1;
 431 #endif
 432         DBG_MOVE("object %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 433         if (!AO_LISP_IS_POOL(a))
 434                 abort();
 435         DBG_MOVE_IN();
 436         addr = check_move(addr, size);
 437         if (addr != *ref)
 438                 *ref = addr;
 439         if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size)) {
 440                 DBG_MOVE("already moved\n");
 441                 DBG_MOVE_OUT();
 442                 return 1;
 443         }
 444         DBG_MOVE_OUT();
 445         DBG_MOVE("recursing...\n");
 446         DBG_MOVE_IN();
 447         type->move(addr);
 448         DBG_MOVE_OUT();
 449         DBG_MOVE("done %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 450         return 0;
 451 }
 452
 453 int
 454 ao_lisp_move_memory(void **ref, int size)
 455 {
 456         void *addr = *ref;
 457         if (!addr)
 458                 return 1;
 459
 460         DBG_MOVE("memory %d\n", DBG_OFFSET(addr));
 461         DBG_MOVE_IN();
 462         addr = check_move(addr, size);
 463         if (addr != *ref)
 464                 *ref = addr;
 465         if (mark_object(ao_lisp_moving, addr, size)) {
 466                 DBG_MOVE("already moved\n");
 467                 DBG_MOVE_OUT();
 468                 return 1;
 469         }
 470         DBG_MOVE_OUT();
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 int
 475 ao_lisp_poly_move(ao_poly *ref, uint8_t do_note_cons)
 476 {
 477         uint8_t                         type;
 478         ao_poly                         p = *ref;
 479         const struct ao_lisp_type       *lisp_type;
 480         int                             ret;
 481         void                            *addr;
 482
 483         if (!p)
 484                 return 1;
 485
 486         type = ao_lisp_poly_base_type(p);
 487         addr = ao_lisp_ref(p);
 488         if (type == AO_LISP_CONS && do_note_cons) {
 489                 note_cons(addr);
 490                 addr = check_move(addr, sizeof (struct ao_lisp_cons));
 491                 ret = 1;
 492         } else {
 493
 494                 if (type == AO_LISP_OTHER)
 495                         type = ao_lisp_other_type(ao_lisp_move_map(ao_lisp_poly_other(p)));
 496
 497                 if (type >= AO_LISP_NUM_TYPE)
 498                         abort();
 499
 500                 lisp_type = ao_lisp_types[type];
 501                 if (!lisp_type)
 502                         return 1;
 503                 ret = ao_lisp_move(lisp_type, &addr);
 504         }
 505
 506         if (addr != ao_lisp_ref(p)) {
 507                 ao_poly np = ao_lisp_poly(addr, p & AO_LISP_TYPE_MASK);
 508                 DBG("poly %d moved %04x -> %04x\n",
 509                     type, p, np);
 510                 *ref = np;
 511         }
 512         return ret;
 513 }
 514
 515 #ifdef DBG_POOL
 516 static int AO_LISP_POOL_CUR = AO_LISP_POOL / 8;
 517
 518 static void
 519 ao_lisp_poison(void)
 520 {
 521         int     i;
 522
 523         printf("poison\n");
 524         ao_lisp_mark_busy();
 525         for (i = 0; i < AO_LISP_POOL_CUR; i += 4) {
 526                 uint32_t        *a = (uint32_t *) &ao_lisp_pool[i];
 527                 if (!busy_object(ao_lisp_busy, a))
 528                         *a = 0xBEEFBEEF;
 529         }
 530         for (i = 0; i < AO_LISP_POOL_CUR; i += 2) {
 531                 ao_poly         *a = (uint16_t *) &ao_lisp_pool[i];
 532                 ao_poly         p = *a;
 533
 534                 if (!ao_lisp_is_const(p)) {
 535                         void    *r = ao_lisp_ref(p);
 536
 537                         if (ao_lisp_pool <= (uint8_t *) r &&
 538                             (uint8_t *) r <= ao_lisp_pool + AO_LISP_POOL_CUR)
 539                         {
 540                                 if (!busy_object(ao_lisp_busy, r)) {
 541                                         printf("missing reference from %d to %d\n",
 542                                                (int) ((uint8_t *) a - ao_lisp_pool),
 543                                                (int) ((uint8_t *) r - ao_lisp_pool));
 544                                 }
 545                         }
 546                 }
 547         }
 548 }
 549
 550 #else
 551 #define AO_LISP_POOL_CUR AO_LISP_POOL
 552 #endif
 553
 554 void *
 555 ao_lisp_alloc(int size)
 556 {
 557         void    *addr;
 558
 559         size = ao_lisp_mem_round(size);
 560 #ifdef DBG_COLLECT_ALWAYS
 561         ao_lisp_collect();
 562 #endif
 563         if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL_CUR) {
 564 #ifdef DBG_POOL
 565                 if (AO_LISP_POOL_CUR < AO_LISP_POOL) {
 566                         AO_LISP_POOL_CUR += AO_LISP_POOL / 8;
 567                         ao_lisp_poison();
 568                 } else
 569 #endif
 570                 ao_lisp_collect();
 571 #ifdef DBG_POOL
 572                 {
 573                         int     i;
 574
 575                         for (i = ao_lisp_top; i < AO_LISP_POOL; i += 4) {
 576                                 uint32_t        *p = (uint32_t *) &ao_lisp_pool[i];
 577                                 *p = 0xbeefbeef;
 578                         }
 579                 }
 580 #endif
 581
 582                 if (ao_lisp_top + size > AO_LISP_POOL) {
 583                         ao_lisp_exception |= AO_LISP_OOM;
 584                         return NULL;
 585                 }
 586         }
 587         addr = ao_lisp_pool + ao_lisp_top;
 588         ao_lisp_top += size;
 589         return addr;
 590 }
 591
 592 int
 593 ao_lisp_root_add(const struct ao_lisp_type *type, void *addr)
 594 {
 595         int     i;
 596         DBG("add root type %p addr %p\n", type, addr);
 597         for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
 598                 if (!ao_lisp_root[i].addr) {
 599                         ao_lisp_root[i].addr = addr;
 600                         ao_lisp_root[i].type = type;
 601                         return 1;
 602                 }
 603         }
 604         abort();
 605         return 0;
 606 }
 607
 608 int
 609 ao_lisp_root_poly_add(ao_poly *p)
 610 {
 611         return ao_lisp_root_add(NULL, p);
 612 }
 613
 614 void
 615 ao_lisp_root_clear(void *addr)
 616 {
 617         int     i;
 618         for (i = 0; i < AO_LISP_ROOT; i++) {
 619                 if (ao_lisp_root[i].addr == addr) {
 620                         ao_lisp_root[i].addr = 0;
 621                         ao_lisp_root[i].type = 0;
 622                         break;
 623                 }
 624         }
 625 }