oops, initialize atomic_modify_mutvar_mutex
[ghc-hetmet.git] / ghc / rts / Storage.c
index 0c5a815..4933854 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 /* -----------------------------------------------------------------------------
- * $Id: Storage.c,v 1.44 2001/08/08 10:50:37 simonmar Exp $
  *
- * (c) The GHC Team, 1998-1999
+ * (c) The GHC Team, 1998-2004
  *
  * Storage manager front end
  *
  * ---------------------------------------------------------------------------*/
 
+#include "PosixSource.h"
 #include "Rts.h"
 #include "RtsUtils.h"
 #include "RtsFlags.h"
 #include "MBlock.h"
 #include "Weak.h"
 #include "Sanity.h"
-
+#include "Arena.h"
+#include "OSThreads.h"
+#include "Capability.h"
 #include "Storage.h"
 #include "Schedule.h"
-#include "StoragePriv.h"
+#include "RetainerProfile.h"   // for counting memory blocks (memInventory)
 
-#ifndef SMP
-nat nursery_blocks;            /* number of blocks in the nursery */
-#endif
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
 
+/* 
+ * All these globals require sm_mutex to access in THREADED_RTS mode.
+ */
 StgClosure    *caf_list         = NULL;
+StgClosure    *revertible_caf_list = NULL;
+rtsBool       keepCAFs;
 
 bdescr *small_alloc_list;      /* allocate()d small objects */
-bdescr *large_alloc_list;      /* allocate()d large objects */
 bdescr *pinned_object_block;    /* allocate pinned objects into this block */
 nat alloc_blocks;              /* number of allocate()d blocks since GC */
 nat alloc_blocks_lim;          /* approximate limit on alloc_blocks */
@@ -36,21 +41,29 @@ nat alloc_blocks_lim;               /* approximate limit on alloc_blocks */
 StgPtr alloc_Hp    = NULL;     /* next free byte in small_alloc_list */
 StgPtr alloc_HpLim = NULL;     /* end of block at small_alloc_list   */
 
-generation *generations;       /* all the generations */
-generation *g0;                        /* generation 0, for convenience */
-generation *oldest_gen;                /* oldest generation, for convenience */
-step *g0s0;                    /* generation 0, step 0, for convenience */
+generation *generations = NULL;        /* all the generations */
+generation *g0         = NULL; /* generation 0, for convenience */
+generation *oldest_gen  = NULL; /* oldest generation, for convenience */
+step *g0s0             = NULL; /* generation 0, step 0, for convenience */
+
+ullong total_allocated = 0;    /* total memory allocated during run */
 
-lnat total_allocated = 0;      /* total memory allocated during run */
+nat n_nurseries         = 0;    /* == RtsFlags.ParFlags.nNodes, convenience */
+step *nurseries         = NULL; /* array of nurseries, >1 only if THREADED_RTS */
 
+#ifdef THREADED_RTS
 /*
  * Storage manager mutex:  protects all the above state from
  * simultaneous access by two STG threads.
  */
-#ifdef SMP
-pthread_mutex_t sm_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+Mutex sm_mutex;
+/*
+ * This mutex is used by atomicModifyMutVar# only
+ */
+Mutex atomic_modify_mutvar_mutex;
 #endif
 
+
 /*
  * Forward references
  */
@@ -58,48 +71,82 @@ static void *stgAllocForGMP   (size_t size_in_bytes);
 static void *stgReallocForGMP (void *ptr, size_t old_size, size_t new_size);
 static void  stgDeallocForGMP (void *ptr, size_t size);
 
+static void
+initStep (step *stp, int g, int s)
+{
+    stp->no = s;
+    stp->blocks = NULL;
+    stp->n_blocks = 0;
+    stp->old_blocks = NULL;
+    stp->n_old_blocks = 0;
+    stp->gen = &generations[g];
+    stp->gen_no = g;
+    stp->hp = NULL;
+    stp->hpLim = NULL;
+    stp->hp_bd = NULL;
+    stp->scavd_hp = NULL;
+    stp->scavd_hpLim = NULL;
+    stp->scan = NULL;
+    stp->scan_bd = NULL;
+    stp->large_objects = NULL;
+    stp->n_large_blocks = 0;
+    stp->new_large_objects = NULL;
+    stp->scavenged_large_objects = NULL;
+    stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
+    stp->is_compacted = 0;
+    stp->bitmap = NULL;
+}
+
 void
-initStorage (void)
+initStorage( void )
 {
   nat g, s;
-  step *stp;
   generation *gen;
 
-  /* If we're doing heap profiling, we want a two-space heap with a
-   * fixed-size allocation area so that we get roughly even-spaced
-   * samples.
-   */
+  if (generations != NULL) {
+      // multi-init protection
+      return;
+  }
 
-  /* As an experiment, try a 2 generation collector
+  /* Sanity check to make sure the LOOKS_LIKE_ macros appear to be
+   * doing something reasonable.
    */
-
-#if defined(PROFILING) || defined(DEBUG)
-  if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile) {
-    RtsFlags.GcFlags.generations = 1;
-    RtsFlags.GcFlags.steps = 1;
-    RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor = 0;
-    RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion = 0;
+  ASSERT(LOOKS_LIKE_INFO_PTR(&stg_BLACKHOLE_info));
+  ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(&stg_dummy_ret_closure));
+  ASSERT(!HEAP_ALLOCED(&stg_dummy_ret_closure));
+  
+  if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
+      RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion > 
+      RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
+    RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize = RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion;
   }
-#endif
 
-  if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion > 
+  if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
+      RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize > 
       RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
-    RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize = RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion;
+      errorBelch("maximum heap size (-M) is smaller than minimum alloc area size (-A)");
+      exit(1);
   }
 
   initBlockAllocator();
   
+#if defined(THREADED_RTS)
+  initMutex(&sm_mutex);
+  initMutex(&atomic_modify_mutvar_mutex);
+#endif
+
+  ACQUIRE_SM_LOCK;
+
   /* allocate generation info array */
   generations = (generation *)stgMallocBytes(RtsFlags.GcFlags.generations 
-                                            * sizeof(struct _generation),
+                                            * sizeof(struct generation_),
                                             "initStorage: gens");
 
   /* Initialise all generations */
   for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
     gen = &generations[g];
     gen->no = g;
-    gen->mut_list = END_MUT_LIST;
-    gen->mut_once_list = END_MUT_LIST;
+    gen->mut_list = allocBlock();
     gen->collections = 0;
     gen->failed_promotions = 0;
     gen->max_blocks = 0;
@@ -116,43 +163,44 @@ initStorage (void)
     /* Oldest generation: one step */
     oldest_gen->n_steps = 1;
     oldest_gen->steps = 
-      stgMallocBytes(1 * sizeof(struct _step), "initStorage: last step");
+      stgMallocBytes(1 * sizeof(struct step_), "initStorage: last step");
 
     /* set up all except the oldest generation with 2 steps */
     for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
       generations[g].n_steps = RtsFlags.GcFlags.steps;
       generations[g].steps  = 
-       stgMallocBytes (RtsFlags.GcFlags.steps * sizeof(struct _step),
+       stgMallocBytes (RtsFlags.GcFlags.steps * sizeof(struct step_),
                        "initStorage: steps");
     }
     
   } else {
     /* single generation, i.e. a two-space collector */
     g0->n_steps = 1;
-    g0->steps = stgMallocBytes (sizeof(struct _step), "initStorage: steps");
+    g0->steps = stgMallocBytes (sizeof(struct step_), "initStorage: steps");
   }
 
+#ifdef THREADED_RTS
+  n_nurseries = n_capabilities;
+  nurseries = stgMallocBytes (n_nurseries * sizeof(struct step_),
+                             "initStorage: nurseries");
+#else
+  n_nurseries = 1;
+  nurseries = g0->steps; // just share nurseries[0] with g0s0
+#endif  
+
   /* Initialise all steps */
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
     for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-      stp = &generations[g].steps[s];
-      stp->no = s;
-      stp->blocks = NULL;
-      stp->n_blocks = 0;
-      stp->gen = &generations[g];
-      stp->gen_no = g;
-      stp->hp = NULL;
-      stp->hpLim = NULL;
-      stp->hp_bd = NULL;
-      stp->scan = NULL;
-      stp->scan_bd = NULL;
-      stp->large_objects = NULL;
-      stp->new_large_objects = NULL;
-      stp->scavenged_large_objects = NULL;
-      stp->is_compacted = 0;
+       initStep(&generations[g].steps[s], g, s);
     }
   }
   
+#ifdef THREADED_RTS
+  for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+      initStep(&nurseries[s], 0, s);
+  }
+#endif
+  
   /* Set up the destination pointers in each younger gen. step */
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
     for (s = 0; s < generations[g].n_steps-1; s++) {
@@ -160,9 +208,29 @@ initStorage (void)
     }
     generations[g].steps[s].to = &generations[g+1].steps[0];
   }
+  oldest_gen->steps[0].to = &oldest_gen->steps[0];
+  
+#ifdef THREADED_RTS
+  for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+      nurseries[s].to = generations[0].steps[0].to;
+  }
+#endif
   
   /* The oldest generation has one step. */
-  oldest_gen->steps[0].to = &oldest_gen->steps[0];
+  if (RtsFlags.GcFlags.compact) {
+      if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+         errorBelch("WARNING: compaction is incompatible with -G1; disabled");
+      } else {
+         oldest_gen->steps[0].is_compacted = 1;
+      }
+  }
+
+#ifdef THREADED_RTS
+  if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+      errorBelch("-G1 is incompatible with -threaded");
+      stg_exit(EXIT_FAILURE);
+  }
+#endif
 
   /* generation 0 is special: that's the nursery */
   generations[0].max_blocks = 0;
@@ -179,21 +247,19 @@ initStorage (void)
 
   weak_ptr_list = NULL;
   caf_list = NULL;
+  revertible_caf_list = NULL;
    
   /* initialise the allocate() interface */
   small_alloc_list = NULL;
-  large_alloc_list = NULL;
   alloc_blocks = 0;
   alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
 
   /* Tell GNU multi-precision pkg about our custom alloc functions */
   mp_set_memory_functions(stgAllocForGMP, stgReallocForGMP, stgDeallocForGMP);
 
-#ifdef SMP
-  pthread_mutex_init(&sm_mutex, NULL);
-#endif
-
   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
+
+  RELEASE_SM_LOCK;
 }
 
 void
@@ -246,158 +312,233 @@ exitStorage (void)
 void
 newCAF(StgClosure* caf)
 {
-  /* Put this CAF on the mutable list for the old generation.
-   * This is a HACK - the IND_STATIC closure doesn't really have
-   * a mut_link field, but we pretend it has - in fact we re-use
-   * the STATIC_LINK field for the time being, because when we
-   * come to do a major GC we won't need the mut_link field
-   * any more and can use it as a STATIC_LINK.
-   */
-  ACQUIRE_LOCK(&sm_mutex);
+  ACQUIRE_SM_LOCK;
 
-  if (is_dynamically_loaded_rwdata_ptr((StgPtr)caf)) {
-      ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
-      ((StgIndStatic *)caf)->static_link = caf_list;
-      caf_list = caf;
-  } else {
-      ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
-      ((StgMutClosure *)caf)->mut_link = oldest_gen->mut_once_list;
-      oldest_gen->mut_once_list = (StgMutClosure *)caf;
+  if(keepCAFs)
+  {
+    // HACK:
+    // If we are in GHCi _and_ we are using dynamic libraries,
+    // then we can't redirect newCAF calls to newDynCAF (see below),
+    // so we make newCAF behave almost like newDynCAF.
+    // The dynamic libraries might be used by both the interpreted
+    // program and GHCi itself, so they must not be reverted.
+    // This also means that in GHCi with dynamic libraries, CAFs are not
+    // garbage collected. If this turns out to be a problem, we could
+    // do another hack here and do an address range test on caf to figure
+    // out whether it is from a dynamic library.
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
+    ((StgIndStatic *)caf)->static_link = caf_list;
+    caf_list = caf;
   }
-
-  RELEASE_LOCK(&sm_mutex);
+  else
+  {
+    /* Put this CAF on the mutable list for the old generation.
+    * This is a HACK - the IND_STATIC closure doesn't really have
+    * a mut_link field, but we pretend it has - in fact we re-use
+    * the STATIC_LINK field for the time being, because when we
+    * come to do a major GC we won't need the mut_link field
+    * any more and can use it as a STATIC_LINK.
+    */
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
+    recordMutableGen(caf, oldest_gen);
+  }
+  
+  RELEASE_SM_LOCK;
 
 #ifdef PAR
   /* If we are PAR or DIST then  we never forget a CAF */
   { globalAddr *newGA;
-    //belch("<##> Globalising CAF %08x %s",caf,info_type(caf));
+    //debugBelch("<##> Globalising CAF %08x %s",caf,info_type(caf));
     newGA=makeGlobal(caf,rtsTrue); /*given full weight*/
     ASSERT(newGA);
   } 
 #endif /* PAR */
 }
 
+// An alternate version of newCaf which is used for dynamically loaded
+// object code in GHCi.  In this case we want to retain *all* CAFs in
+// the object code, because they might be demanded at any time from an
+// expression evaluated on the command line.
+// Also, GHCi might want to revert CAFs, so we add these to the
+// revertible_caf_list.
+//
+// The linker hackily arranges that references to newCaf from dynamic
+// code end up pointing to newDynCAF.
+void
+newDynCAF(StgClosure *caf)
+{
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
+    ((StgIndStatic *)caf)->static_link = revertible_caf_list;
+    revertible_caf_list = caf;
+
+    RELEASE_SM_LOCK;
+}
+
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Nursery management.
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-void
-allocNurseries( void )
-{ 
-#ifdef SMP
-  {
-    Capability *cap;
+static bdescr *
+allocNursery (step *stp, bdescr *tail, nat blocks)
+{
     bdescr *bd;
+    nat i;
+
+    // Allocate a nursery: we allocate fresh blocks one at a time and
+    // cons them on to the front of the list, not forgetting to update
+    // the back pointer on the tail of the list to point to the new block.
+    for (i=0; i < blocks; i++) {
+       // @LDV profiling
+       /*
+         processNursery() in LdvProfile.c assumes that every block group in
+         the nursery contains only a single block. So, if a block group is
+         given multiple blocks, change processNursery() accordingly.
+       */
+       bd = allocBlock();
+       bd->link = tail;
+       // double-link the nursery: we might need to insert blocks
+       if (tail != NULL) {
+           tail->u.back = bd;
+       }
+       bd->step = stp;
+       bd->gen_no = 0;
+       bd->flags = 0;
+       bd->free = bd->start;
+       tail = bd;
+    }
+    tail->u.back = NULL;
+    return tail;
+}
 
-    g0s0->blocks = NULL;
-    g0s0->n_blocks = 0;
-    for (cap = free_capabilities; cap != NULL; cap = cap->link) {
-      cap->rNursery = allocNursery(NULL, RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
-      cap->rCurrentNursery = cap->rNursery;
-      for (bd = cap->rNursery; bd != NULL; bd = bd->link) {
-       bd->u.back = (bdescr *)cap;
-      }
+static void
+assignNurseriesToCapabilities (void)
+{
+#ifdef THREADED_RTS
+    nat i;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       capabilities[i].r.rNursery        = &nurseries[i];
+       capabilities[i].r.rCurrentNursery = nurseries[i].blocks;
+       capabilities[i].r.rCurrentAlloc   = NULL;
     }
-    /* Set the back links to be equal to the Capability,
-     * so we can do slightly better informed locking.
-     */
-  }
-#else /* SMP */
-  nursery_blocks    = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
-  g0s0->blocks      = allocNursery(NULL, nursery_blocks);
-  g0s0->n_blocks    = nursery_blocks;
-  g0s0->to_blocks   = NULL;
-  g0s0->n_to_blocks = 0;
-  MainRegTable.rNursery        = g0s0->blocks;
-  MainRegTable.rCurrentNursery = g0s0->blocks;
-  /* hp, hpLim, hp_bd, to_space etc. aren't used in G0S0 */
+#else /* THREADED_RTS */
+    MainCapability.r.rNursery        = &nurseries[0];
+    MainCapability.r.rCurrentNursery = nurseries[0].blocks;
+    MainCapability.r.rCurrentAlloc   = NULL;
 #endif
 }
+
+void
+allocNurseries( void )
+{ 
+    nat i;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       nurseries[i].blocks = 
+           allocNursery(&nurseries[i], NULL, 
+                        RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
+       nurseries[i].n_blocks    = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
+       nurseries[i].old_blocks   = NULL;
+       nurseries[i].n_old_blocks = 0;
+       /* hp, hpLim, hp_bd, to_space etc. aren't used in the nursery */
+    }
+    assignNurseriesToCapabilities();
+}
       
 void
 resetNurseries( void )
 {
-  bdescr *bd;
-#ifdef SMP
-  Capability *cap;
-  
-  /* All tasks must be stopped */
-  ASSERT(n_free_capabilities == RtsFlags.ParFlags.nNodes);
-
-  for (cap = free_capabilities; cap != NULL; cap = cap->link) {
-    for (bd = cap->rNursery; bd; bd = bd->link) {
-      bd->free = bd->start;
-      ASSERT(bd->gen_no == 0);
-      ASSERT(bd->step == g0s0);
-      IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
+    nat i;
+    bdescr *bd;
+    step *stp;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       stp = &nurseries[i];
+       for (bd = stp->blocks; bd; bd = bd->link) {
+           bd->free = bd->start;
+           ASSERT(bd->gen_no == 0);
+           ASSERT(bd->step == stp);
+           IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
+       }
     }
-    cap->rCurrentNursery = cap->rNursery;
-  }
-#else
-  for (bd = g0s0->blocks; bd; bd = bd->link) {
-    bd->free = bd->start;
-    ASSERT(bd->gen_no == 0);
-    ASSERT(bd->step == g0s0);
-    IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
-  }
-  MainRegTable.rNursery = g0s0->blocks;
-  MainRegTable.rCurrentNursery = g0s0->blocks;
-#endif
+    assignNurseriesToCapabilities();
 }
 
-bdescr *
-allocNursery (bdescr *last_bd, nat blocks)
+lnat
+countNurseryBlocks (void)
 {
-  bdescr *bd;
-  nat i;
+    nat i;
+    lnat blocks = 0;
 
-  /* Allocate a nursery */
-  for (i=0; i < blocks; i++) {
-    bd = allocBlock();
-    bd->link = last_bd;
-    bd->step = g0s0;
-    bd->gen_no = 0;
-    bd->flags = 0;
-    bd->free = bd->start;
-    last_bd = bd;
-  }
-  return last_bd;
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       blocks += nurseries[i].n_blocks;
+    }
+    return blocks;
 }
 
-void
-resizeNursery ( nat blocks )
+static void
+resizeNursery ( step *stp, nat blocks )
 {
   bdescr *bd;
+  nat nursery_blocks;
 
-#ifdef SMP
-  barf("resizeNursery: can't resize in SMP mode");
-#endif
-
-  if (nursery_blocks == blocks) {
-    ASSERT(g0s0->n_blocks == blocks);
-    return;
-  }
+  nursery_blocks = stp->n_blocks;
+  if (nursery_blocks == blocks) return;
 
-  else if (nursery_blocks < blocks) {
-    IF_DEBUG(gc, fprintf(stderr, "Increasing size of nursery to %d blocks\n", 
+  if (nursery_blocks < blocks) {
+    IF_DEBUG(gc, debugBelch("Increasing size of nursery to %d blocks\n", 
                         blocks));
-    g0s0->blocks = allocNursery(g0s0->blocks, blocks-nursery_blocks);
+    stp->blocks = allocNursery(stp, stp->blocks, blocks-nursery_blocks);
   } 
-
   else {
     bdescr *next_bd;
     
-    IF_DEBUG(gc, fprintf(stderr, "Decreasing size of nursery to %d blocks\n", 
+    IF_DEBUG(gc, debugBelch("Decreasing size of nursery to %d blocks\n", 
                         blocks));
-    for (bd = g0s0->blocks; nursery_blocks > blocks; nursery_blocks--) {
-      next_bd = bd->link;
-      freeGroup(bd);
-      bd = next_bd;
+
+    bd = stp->blocks;
+    while (nursery_blocks > blocks) {
+       next_bd = bd->link;
+       next_bd->u.back = NULL;
+       nursery_blocks -= bd->blocks; // might be a large block
+       freeGroup(bd);
+       bd = next_bd;
+    }
+    stp->blocks = bd;
+    // might have gone just under, by freeing a large block, so make
+    // up the difference.
+    if (nursery_blocks < blocks) {
+       stp->blocks = allocNursery(stp, stp->blocks, blocks-nursery_blocks);
     }
-    g0s0->blocks = bd;
   }
   
-  g0s0->n_blocks = nursery_blocks = blocks;
+  stp->n_blocks = blocks;
+  ASSERT(countBlocks(stp->blocks) == stp->n_blocks);
+}
+
+// 
+// Resize each of the nurseries to the specified size.
+//
+void
+resizeNurseriesFixed (nat blocks)
+{
+    nat i;
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       resizeNursery(&nurseries[i], blocks);
+    }
+}
+
+// 
+// Resize the nurseries to the total specified size.
+//
+void
+resizeNurseries (nat blocks)
+{
+    // If there are multiple nurseries, then we just divide the number
+    // of available blocks between them.
+    resizeNurseriesFixed(blocks / n_nurseries);
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -411,59 +552,151 @@ resizeNursery ( nat blocks )
 StgPtr
 allocate( nat n )
 {
-  bdescr *bd;
-  StgPtr p;
-
-  ACQUIRE_LOCK(&sm_mutex);
-
-  TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
-  CCS_ALLOC(CCCS,n);
-
-  /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-  /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
-  if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
-    nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
-    bd = allocGroup(req_blocks);
-    dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
-    bd->gen_no  = 0;
-    bd->step = g0s0;
-    bd->flags = BF_LARGE;
-    bd->free = bd->start;
-    /* don't add these blocks to alloc_blocks, since we're assuming
-     * that large objects are likely to remain live for quite a while
-     * (eg. running threads), so garbage collecting early won't make
-     * much difference.
-     */
-    alloc_blocks += req_blocks;
-    RELEASE_LOCK(&sm_mutex);
-    return bd->start;
-
-  /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-  } else if (small_alloc_list == NULL || alloc_Hp + n > alloc_HpLim) {
-    if (small_alloc_list) {
-      small_alloc_list->free = alloc_Hp;
-    }
-    bd = allocBlock();
-    bd->link = small_alloc_list;
-    small_alloc_list = bd;
-    bd->gen_no = 0;
-    bd->step = g0s0;
-    bd->flags = 0;
-    alloc_Hp = bd->start;
-    alloc_HpLim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
-    alloc_blocks++;
-  }
+    bdescr *bd;
+    StgPtr p;
+
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
 
-  p = alloc_Hp;
-  alloc_Hp += n;
-  RELEASE_LOCK(&sm_mutex);
-  return p;
+    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
+       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+       bd = allocGroup(req_blocks);
+       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
+       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
+       bd->gen_no  = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = BF_LARGE;
+       bd->free = bd->start + n;
+       alloc_blocks += req_blocks;
+       RELEASE_SM_LOCK;
+       return bd->start;
+       
+       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    } else if (small_alloc_list == NULL || alloc_Hp + n > alloc_HpLim) {
+       if (small_alloc_list) {
+           small_alloc_list->free = alloc_Hp;
+       }
+       bd = allocBlock();
+       bd->link = small_alloc_list;
+       small_alloc_list = bd;
+       bd->gen_no = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = 0;
+       alloc_Hp = bd->start;
+       alloc_HpLim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
+       alloc_blocks++;
+    }
+    
+    p = alloc_Hp;
+    alloc_Hp += n;
+    RELEASE_SM_LOCK;
+    return p;
 }
 
 lnat
 allocated_bytes( void )
 {
-  return (alloc_blocks * BLOCK_SIZE_W - (alloc_HpLim - alloc_Hp));
+    lnat allocated;
+
+    allocated = alloc_blocks * BLOCK_SIZE_W - (alloc_HpLim - alloc_Hp);
+    if (pinned_object_block != NULL) {
+       allocated -= (pinned_object_block->start + BLOCK_SIZE_W) - 
+           pinned_object_block->free;
+    }
+       
+    return allocated;
+}
+
+void
+tidyAllocateLists (void)
+{
+    if (small_alloc_list != NULL) {
+       ASSERT(alloc_Hp >= small_alloc_list->start && 
+              alloc_Hp <= small_alloc_list->start + BLOCK_SIZE);
+       small_alloc_list->free = alloc_Hp;
+    }
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   allocateLocal()
+
+   This allocates memory in the current thread - it is intended for
+   use primarily from STG-land where we have a Capability.  It is
+   better than allocate() because it doesn't require taking the
+   sm_mutex lock in the common case.
+
+   Memory is allocated directly from the nursery if possible (but not
+   from the current nursery block, so as not to interfere with
+   Hp/HpLim).
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+StgPtr
+allocateLocal (Capability *cap, nat n)
+{
+    bdescr *bd;
+    StgPtr p;
+
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+    
+    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
+       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+       ACQUIRE_SM_LOCK;
+       bd = allocGroup(req_blocks);
+       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
+       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
+       bd->gen_no  = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = BF_LARGE;
+       bd->free = bd->start + n;
+       alloc_blocks += req_blocks;
+       RELEASE_SM_LOCK;
+       return bd->start;
+       
+       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    } else {
+
+       bd = cap->r.rCurrentAlloc;
+       if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+
+           // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
+           // one.  First, we try taking the next block from the
+           // nursery:
+           bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
+
+           if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+               // The nursery is empty, or the next block is already
+               // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
+               ACQUIRE_SM_LOCK;
+               bd = allocBlock();
+               cap->r.rNursery->n_blocks++;
+               RELEASE_SM_LOCK;
+               bd->gen_no = 0;
+               bd->step = cap->r.rNursery;
+               bd->flags = 0;
+           } else {
+               // we have a block in the nursery: take it and put
+               // it at the *front* of the nursery list, and use it
+               // to allocate() from.
+               cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
+               if (bd->link != NULL) {
+                   bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
+               }
+           }
+           dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
+           cap->r.rCurrentAlloc = bd;
+           IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
+       }
+    }
+    p = bd->free;
+    bd->free += n;
+    return p;
 }
 
 /* ---------------------------------------------------------------------------
@@ -495,18 +728,24 @@ allocatePinned( nat n )
     StgPtr p;
     bdescr *bd = pinned_object_block;
 
-    ACQUIRE_LOCK(&sm_mutex);
-    
-    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
-    CCS_ALLOC(CCCS,n);
-
     // If the request is for a large object, then allocate()
     // will give us a pinned object anyway.
     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
-       RELEASE_LOCK(&sm_mutex);
        return allocate(n);
     }
 
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+    
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+
+    // we always return 8-byte aligned memory.  bd->free must be
+    // 8-byte aligned to begin with, so we just round up n to
+    // the nearest multiple of 8 bytes.
+    if (sizeof(StgWord) == 4) {
+       n = (n+1) & ~1;
+    }
+
     // If we don't have a block of pinned objects yet, or the current
     // one isn't large enough to hold the new object, allocate a new one.
     if (bd == NULL || (bd->free + n) > (bd->start + BLOCK_SIZE_W)) {
@@ -514,18 +753,37 @@ allocatePinned( nat n )
        dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
        bd->gen_no = 0;
        bd->step   = g0s0;
-       bd->flags  = BF_LARGE;
+       bd->flags  = BF_PINNED | BF_LARGE;
        bd->free   = bd->start;
        alloc_blocks++;
     }
 
     p = bd->free;
     bd->free += n;
-    RELEASE_LOCK(&sm_mutex);
+    RELEASE_SM_LOCK;
     return p;
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
+   This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
+   MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
+   is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
+   and is put on the mutable list.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+void
+dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
+{
+    Capability *cap = regTableToCapability(reg);
+    bdescr *bd;
+    if (p->header.info == &stg_MUT_VAR_CLEAN_info) {
+       p->header.info = &stg_MUT_VAR_DIRTY_info;
+       bd = Bdescr((StgPtr)p);
+       if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap(p,cap,bd->gen_no);
+    }
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
    Allocation functions for GMP.
 
    These all use the allocate() interface - we can't have any garbage
@@ -542,18 +800,20 @@ stgAllocForGMP (size_t size_in_bytes)
   StgArrWords* arr;
   nat data_size_in_words, total_size_in_words;
   
-  /* should be a multiple of sizeof(StgWord) (whole no. of limbs) */
-  ASSERT(size_in_bytes % sizeof(W_) == 0);
-  
-  data_size_in_words  = size_in_bytes / sizeof(W_);
+  /* round up to a whole number of words */
+  data_size_in_words  = (size_in_bytes + sizeof(W_) + 1) / sizeof(W_);
   total_size_in_words = sizeofW(StgArrWords) + data_size_in_words;
   
   /* allocate and fill it in. */
-  arr = (StgArrWords *)allocate(total_size_in_words);
+#if defined(THREADED_RTS)
+  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(myTask()->cap, total_size_in_words);
+#else
+  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(&MainCapability, total_size_in_words);
+#endif
   SET_ARR_HDR(arr, &stg_ARR_WORDS_info, CCCS, data_size_in_words);
   
   /* and return a ptr to the goods inside the array */
-  return(BYTE_ARR_CTS(arr));
+  return arr->payload;
 }
 
 static void *
@@ -597,42 +857,37 @@ calcAllocated( void )
   nat allocated;
   bdescr *bd;
 
-#ifdef SMP
-  Capability *cap;
-
-  /* All tasks must be stopped.  Can't assert that all the
-     capabilities are owned by the scheduler, though: one or more
-     tasks might have been stopped while they were running (non-main)
-     threads. */
-  /*  ASSERT(n_free_capabilities == RtsFlags.ParFlags.nNodes); */
-
-  allocated = 
-    n_free_capabilities * RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize * BLOCK_SIZE_W
-    + allocated_bytes();
-
-  for (cap = free_capabilities; cap != NULL; cap = cap->link) {
-    for ( bd = cap->rCurrentNursery->link; bd != NULL; bd = bd->link ) {
-      allocated -= BLOCK_SIZE_W;
-    }
-    if (cap->rCurrentNursery->free < cap->rCurrentNursery->start 
-       + BLOCK_SIZE_W) {
-      allocated -= (cap->rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W)
-       - cap->rCurrentNursery->free;
-    }
+  allocated = allocated_bytes();
+  allocated += countNurseryBlocks() * BLOCK_SIZE_W;
+  
+  {
+#ifdef THREADED_RTS
+  nat i;
+  for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+      Capability *cap;
+      for ( bd = capabilities[i].r.rCurrentNursery->link; 
+           bd != NULL; bd = bd->link ) {
+         allocated -= BLOCK_SIZE_W;
+      }
+      cap = &capabilities[i];
+      if (cap->r.rCurrentNursery->free < 
+         cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
+         allocated -= (cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W)
+             - cap->r.rCurrentNursery->free;
+      }
   }
+#else
+  bdescr *current_nursery = MainCapability.r.rCurrentNursery;
 
-#else /* !SMP */
-  bdescr *current_nursery = MainRegTable.rCurrentNursery;
-
-  allocated = (nursery_blocks * BLOCK_SIZE_W) + allocated_bytes();
   for ( bd = current_nursery->link; bd != NULL; bd = bd->link ) {
-    allocated -= BLOCK_SIZE_W;
+      allocated -= BLOCK_SIZE_W;
   }
   if (current_nursery->free < current_nursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
-    allocated -= (current_nursery->start + BLOCK_SIZE_W)
-      - current_nursery->free;
+      allocated -= (current_nursery->start + BLOCK_SIZE_W)
+         - current_nursery->free;
   }
 #endif
+  }
 
   total_allocated += allocated;
   return allocated;
@@ -649,7 +904,7 @@ calcLive(void)
   step *stp;
 
   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-    live = (g0s0->n_to_blocks - 1) * BLOCK_SIZE_W + 
+    live = (g0s0->n_blocks - 1) * BLOCK_SIZE_W + 
       ((lnat)g0s0->hp_bd->free - (lnat)g0s0->hp_bd->start) / sizeof(W_);
     return live;
   }
@@ -668,6 +923,9 @@ calcLive(void)
          live += ((lnat)stp->hp_bd->free - (lnat)stp->hp_bd->start) 
              / sizeof(W_);
       }
+      if (stp->scavd_hp != NULL) {
+         live -= (P_)(BLOCK_ROUND_UP(stp->scavd_hp)) - stp->scavd_hp;
+      }
     }
   }
   return live;
@@ -714,10 +972,32 @@ calcNeeded(void)
 
 #ifdef DEBUG
 
+static lnat
+stepBlocks (step *stp)
+{
+    lnat total_blocks;
+    bdescr *bd;
+
+    total_blocks = stp->n_blocks;    
+    total_blocks += stp->n_old_blocks;
+    for (bd = stp->large_objects; bd; bd = bd->link) {
+       total_blocks += bd->blocks;
+       /* hack for megablock groups: they have an extra block or two in
+          the second and subsequent megablocks where the block
+          descriptors would normally go.
+       */
+       if (bd->blocks > BLOCKS_PER_MBLOCK) {
+           total_blocks -= (MBLOCK_SIZE / BLOCK_SIZE - BLOCKS_PER_MBLOCK)
+               * (bd->blocks/(MBLOCK_SIZE/BLOCK_SIZE));
+       }
+    }
+    return total_blocks;
+}
+
 void
 memInventory(void)
 {
-  nat g, s;
+  nat g, s, i;
   step *stp;
   bdescr *bd;
   lnat total_blocks = 0, free_blocks = 0;
@@ -725,41 +1005,49 @@ memInventory(void)
   /* count the blocks we current have */
 
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
-    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-      stp = &generations[g].steps[s];
-      total_blocks += stp->n_blocks;
-      if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-       /* two-space collector has a to-space too :-) */
-       total_blocks += g0s0->n_to_blocks;
+      for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+         for (bd = capabilities[i].mut_lists[g]; bd != NULL; bd = bd->link) {
+             total_blocks += bd->blocks;
+         }
+      }          
+      for (bd = generations[g].mut_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
+         total_blocks += bd->blocks;
       }
-      for (bd = stp->large_objects; bd; bd = bd->link) {
-       total_blocks += bd->blocks;
-       /* hack for megablock groups: they have an extra block or two in
-          the second and subsequent megablocks where the block
-          descriptors would normally go.
-       */
-       if (bd->blocks > BLOCKS_PER_MBLOCK) {
-         total_blocks -= (MBLOCK_SIZE / BLOCK_SIZE - BLOCKS_PER_MBLOCK)
-                         * (bd->blocks/(MBLOCK_SIZE/BLOCK_SIZE));
-       }
+      for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+         if (g==0 && s==0) continue;
+         stp = &generations[g].steps[s];
+         total_blocks += stepBlocks(stp);
       }
-    }
   }
 
+  for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+      total_blocks += stepBlocks(&nurseries[i]);
+  }
+#ifdef THREADED_RTS
+  // We put pinned object blocks in g0s0, so better count blocks there too.
+  total_blocks += stepBlocks(g0s0);
+#endif
+
   /* any blocks held by allocate() */
   for (bd = small_alloc_list; bd; bd = bd->link) {
     total_blocks += bd->blocks;
   }
-  for (bd = large_alloc_list; bd; bd = bd->link) {
-    total_blocks += bd->blocks;
+
+#ifdef PROFILING
+  if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_RETAINER) {
+      total_blocks += retainerStackBlocks();
   }
-  
+#endif
+
+  // count the blocks allocated by the arena allocator
+  total_blocks += arenaBlocks();
+
   /* count the blocks on the free list */
   free_blocks = countFreeList();
 
   if (total_blocks + free_blocks != mblocks_allocated *
       BLOCKS_PER_MBLOCK) {
-    fprintf(stderr, "Blocks: %ld live + %ld free  = %ld total (%ld around)\n",
+    debugBelch("Blocks: %ld live + %ld free  = %ld total (%ld around)\n",
            total_blocks, free_blocks, total_blocks + free_blocks,
            mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK);
   }
@@ -767,7 +1055,8 @@ memInventory(void)
   ASSERT(total_blocks + free_blocks == mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK);
 }
 
-static nat
+
+nat
 countBlocks(bdescr *bd)
 {
     nat n;
@@ -784,27 +1073,59 @@ checkSanity( void )
     nat g, s;
 
     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-       checkHeap(g0s0->to_blocks);
+       checkHeap(g0s0->blocks);
        checkChain(g0s0->large_objects);
     } else {
        
        for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
            for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
                if (g == 0 && s == 0) { continue; }
-               checkHeap(generations[g].steps[s].blocks);
-               checkChain(generations[g].steps[s].large_objects);
                ASSERT(countBlocks(generations[g].steps[s].blocks)
                       == generations[g].steps[s].n_blocks);
                ASSERT(countBlocks(generations[g].steps[s].large_objects)
                       == generations[g].steps[s].n_large_blocks);
+               checkHeap(generations[g].steps[s].blocks);
+               checkChain(generations[g].steps[s].large_objects);
                if (g > 0) {
                    checkMutableList(generations[g].mut_list, g);
-                   checkMutOnceList(generations[g].mut_once_list, g);
                }
            }
        }
+
+       for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+           ASSERT(countBlocks(nurseries[s].blocks)
+                  == nurseries[s].n_blocks);
+           ASSERT(countBlocks(nurseries[s].large_objects)
+                  == nurseries[s].n_large_blocks);
+       }
+           
        checkFreeListSanity();
     }
 }
 
+/* Nursery sanity check */
+void
+checkNurserySanity( step *stp )
+{
+    bdescr *bd, *prev;
+    nat blocks = 0;
+
+    prev = NULL;
+    for (bd = stp->blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
+       ASSERT(bd->u.back == prev);
+       prev = bd;
+       blocks += bd->blocks;
+    }
+    ASSERT(blocks == stp->n_blocks);
+}
+
+// handy function for use in gdb, because Bdescr() is inlined.
+extern bdescr *_bdescr( StgPtr p );
+
+bdescr *
+_bdescr( StgPtr p )
+{
+    return Bdescr(p);
+}
+
 #endif