Refactoring and tidy up
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / GC.c
index 02fd6d9..d0dd44d 100644 (file)
 #endif
 #include "Trace.h"
 #include "RetainerProfile.h"
+#include "LdvProfile.h"
 #include "RaiseAsync.h"
 #include "Papi.h"
 #include "Stable.h"
 
 #include "GC.h"
 #include "GCThread.h"
+#include "GCTDecl.h"
 #include "Compact.h"
 #include "Evac.h"
 #include "Scav.h"
 #include "GCUtils.h"
+#include "MarkStack.h"
 #include "MarkWeak.h"
 #include "Sparks.h"
 #include "Sweep.h"
@@ -99,7 +102,7 @@ rtsBool major_gc;
 
 /* Data used for allocation area sizing.
  */
-static lnat g0s0_pcnt_kept = 30; // percentage of g0s0 live at last minor GC 
+static lnat g0_pcnt_kept = 30; // percentage of g0 live at last minor GC 
 
 /* Mut-list stats */
 #ifdef DEBUG
@@ -114,7 +117,7 @@ nat mutlist_MUTVARS,
 gc_thread **gc_threads = NULL;
 
 #if !defined(THREADED_RTS)
-StgWord8 the_gc_thread[sizeof(gc_thread) + 64 * sizeof(step_workspace)];
+StgWord8 the_gc_thread[sizeof(gc_thread) + 64 * sizeof(gen_workspace)];
 #endif
 
 // Number of threads running in *this* GC.  Affects how many
@@ -135,39 +138,30 @@ DECLARE_GCT
 static void mark_root               (void *user, StgClosure **root);
 static void zero_static_object_list (StgClosure* first_static);
 static nat  initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
-static void init_collected_gen      (nat g, nat threads);
-static void init_uncollected_gen    (nat g, nat threads);
+static void prepare_collected_gen   (generation *gen);
+static void prepare_uncollected_gen (generation *gen);
 static void init_gc_thread          (gc_thread *t);
-static void update_task_list        (void);
 static void resize_generations      (void);
 static void resize_nursery          (void);
 static void start_gc_threads        (void);
 static void scavenge_until_all_done (void);
 static StgWord inc_running          (void);
 static StgWord dec_running          (void);
-static void wakeup_gc_threads       (nat n_threads, nat me);
-static void shutdown_gc_threads     (nat n_threads, nat me);
+static void wakeup_gc_threads       (nat me);
+static void shutdown_gc_threads     (nat me);
+static void collect_gct_blocks      (void);
 
 #if 0 && defined(DEBUG)
 static void gcCAFs                  (void);
 #endif
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
-   The mark bitmap & stack.
+   The mark stack.
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-#define MARK_STACK_BLOCKS 4
-
-bdescr *mark_stack_bdescr;
-StgPtr *mark_stack;
-StgPtr *mark_sp;
-StgPtr *mark_splim;
-
-// Flag and pointers used for falling back to a linear scan when the
-// mark stack overflows.
-rtsBool mark_stack_overflowed;
-bdescr *oldgen_scan_bd;
-StgPtr  oldgen_scan;
+bdescr *mark_stack_top_bd; // topmost block in the mark stack
+bdescr *mark_stack_bd;     // current block in the mark stack
+StgPtr mark_sp;            // pointer to the next unallocated mark stack entry
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    GarbageCollect: the main entry point to the garbage collector.
@@ -181,10 +175,10 @@ GarbageCollect (rtsBool force_major_gc,
                 Capability *cap)
 {
   bdescr *bd;
-  step *stp;
-  lnat live, allocated, max_copied, avg_copied, slop;
+  generation *gen;
+  lnat live_blocks, live_words, allocated, max_copied, avg_copied;
   gc_thread *saved_gct;
-  nat g, s, t, n;
+  nat g, n;
 
   // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
   saved_gct = gct;
@@ -202,14 +196,14 @@ GarbageCollect (rtsBool force_major_gc,
   }
 #endif
 
-  ASSERT(sizeof(step_workspace) == 16 * sizeof(StgWord));
-  // otherwise adjust the padding in step_workspace.
+  ASSERT(sizeof(gen_workspace) == 16 * sizeof(StgWord));
+  // otherwise adjust the padding in gen_workspace.
 
-  // tell the stats department that we've started a GC 
-  stat_startGC();
+  // this is the main thread
+  SET_GCT(gc_threads[cap->no]);
 
-  // tell the STM to discard any cached closures it's hoping to re-use
-  stmPreGCHook();
+  // tell the stats department that we've started a GC 
+  stat_startGC(gct);
 
   // lock the StablePtr table
   stablePtrPreGC();
@@ -229,14 +223,15 @@ GarbageCollect (rtsBool force_major_gc,
   /* Approximate how much we allocated.  
    * Todo: only when generating stats? 
    */
-  allocated = calcAllocated();
+  allocated = calcAllocated(rtsFalse/* don't count the nursery yet */);
 
   /* Figure out which generation to collect
    */
   n = initialise_N(force_major_gc);
 
 #if defined(THREADED_RTS)
-  work_stealing = RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancing;
+  work_stealing = RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingEnabled &&
+                  N >= RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingGen;
       // It's not always a good idea to do load balancing in parallel
       // GC.  In particular, for a parallel program we don't want to
       // lose locality by moving cached data into another CPU's cache
@@ -277,52 +272,37 @@ GarbageCollect (rtsBool force_major_gc,
 
 #ifdef DEBUG
   // check for memory leaks if DEBUG is on 
-  memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
+  memInventory(DEBUG_gc);
 #endif
 
-  // check stack sanity *before* GC
-  IF_DEBUG(sanity, checkFreeListSanity());
-  IF_DEBUG(sanity, checkMutableLists(rtsTrue));
-
-  // Initialise all our gc_thread structures
-  for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
-      init_gc_thread(gc_threads[t]);
-  }
+  // check sanity *before* GC
+  IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsFalse /* before GC */, major_gc));
 
   // Initialise all the generations/steps that we're collecting.
   for (g = 0; g <= N; g++) {
-      init_collected_gen(g,n_gc_threads);
+      prepare_collected_gen(&generations[g]);
   }
-  
   // Initialise all the generations/steps that we're *not* collecting.
   for (g = N+1; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
-      init_uncollected_gen(g,n_gc_threads);
+      prepare_uncollected_gen(&generations[g]);
   }
 
+  // Prepare this gc_thread
+  init_gc_thread(gct);
+
   /* Allocate a mark stack if we're doing a major collection.
    */
-  if (major_gc && oldest_gen->steps[0].mark) {
-      nat mark_stack_blocks;
-      mark_stack_blocks = stg_max(MARK_STACK_BLOCKS, 
-                                  oldest_gen->steps[0].n_old_blocks / 100);
-      mark_stack_bdescr = allocGroup(mark_stack_blocks);
-      mark_stack = (StgPtr *)mark_stack_bdescr->start;
-      mark_sp    = mark_stack;
-      mark_splim = mark_stack + (mark_stack_blocks * BLOCK_SIZE_W);
-  } else {
-      mark_stack_bdescr = NULL;
-  }
-
-  // this is the main thread
-#ifdef THREADED_RTS
-  if (n_gc_threads == 1) {
-      SET_GCT(gc_threads[0]);
+  if (major_gc && oldest_gen->mark) {
+      mark_stack_bd     = allocBlock();
+      mark_stack_top_bd = mark_stack_bd;
+      mark_stack_bd->link = NULL;
+      mark_stack_bd->u.back = NULL;
+      mark_sp           = mark_stack_bd->start;
   } else {
-      SET_GCT(gc_threads[cap->no]);
+      mark_stack_bd     = NULL;
+      mark_stack_top_bd = NULL;
+      mark_sp           = NULL;
   }
-#else
-SET_GCT(gc_threads[0]);
-#endif
 
   /* -----------------------------------------------------------------------
    * follow all the roots that we know about:
@@ -333,20 +313,9 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
   // NB. do this after the mutable lists have been saved above, otherwise
   // the other GC threads will be writing into the old mutable lists.
   inc_running();
-  wakeup_gc_threads(n_gc_threads, gct->thread_index);
-
-  // Mutable lists from each generation > N
-  // we want to *scavenge* these roots, not evacuate them: they're not
-  // going to move in this GC.
-  // Also do them in reverse generation order, for the usual reason:
-  // namely to reduce the likelihood of spurious old->new pointers.
-  //
-  for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
-      scavenge_mutable_list(generations[g].saved_mut_list, &generations[g]);
-      freeChain_sync(generations[g].saved_mut_list);
-      generations[g].saved_mut_list = NULL;
+  wakeup_gc_threads(gct->thread_index);
 
-  }
+  traceEventGcWork(gct->cap);
 
   // scavenge the capability-private mutable lists.  This isn't part
   // of markSomeCapabilities() because markSomeCapabilities() can only
@@ -354,20 +323,32 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
   // variable).
   if (n_gc_threads == 1) {
       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
+#if defined(THREADED_RTS)
+          scavenge_capability_mut_Lists1(&capabilities[n]);
+#else
           scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[n]);
+#endif
       }
   } else {
-      scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[gct->thread_index]);
+      scavenge_capability_mut_lists(gct->cap);
   }
 
   // follow roots from the CAF list (used by GHCi)
-  gct->evac_step = 0;
+  gct->evac_gen_no = 0;
   markCAFs(mark_root, gct);
 
   // follow all the roots that the application knows about.
-  gct->evac_step = 0;
-  markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads,
-                       rtsTrue/*prune sparks*/);
+  gct->evac_gen_no = 0;
+  if (n_gc_threads == 1) {
+      for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
+          markCapability(mark_root, gct, &capabilities[n],
+                         rtsTrue/*don't mark sparks*/);
+      }
+  } else {
+      markCapability(mark_root, gct, cap, rtsTrue/*don't mark sparks*/);
+  }
+
+  markScheduler(mark_root, gct);
 
 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
   // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
@@ -391,13 +372,6 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
       // The other threads are now stopped.  We might recurse back to
       // here, but from now on this is the only thread.
       
-      // if any blackholes are alive, make the threads that wait on
-      // them alive too.
-      if (traverseBlackholeQueue()) {
-         inc_running(); 
-         continue;
-      }
-  
       // must be last...  invariant is that everything is fully
       // scavenged at this point.
       if (traverseWeakPtrList()) { // returns rtsTrue if evaced something 
@@ -409,14 +383,21 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
       break;
   }
 
-  shutdown_gc_threads(n_gc_threads, gct->thread_index);
-
-  // Update pointers from the Task list
-  update_task_list();
+  shutdown_gc_threads(gct->thread_index);
 
   // Now see which stable names are still alive.
   gcStablePtrTable();
 
+#ifdef THREADED_RTS
+  if (n_gc_threads == 1) {
+      for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
+          pruneSparkQueue(&capabilities[n]);
+      }
+  } else {
+      pruneSparkQueue(gct->cap);
+  }
+#endif
+
 #ifdef PROFILING
   // We call processHeapClosureForDead() on every closure destroyed during
   // the current garbage collection, so we invoke LdvCensusForDead().
@@ -428,107 +409,23 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
   // NO MORE EVACUATION AFTER THIS POINT!
 
   // Two-space collector: free the old to-space.
-  // g0s0->old_blocks is the old nursery
-  // g0s0->blocks is to-space from the previous GC
+  // g0->old_blocks is the old nursery
+  // g0->blocks is to-space from the previous GC
   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-      if (g0s0->blocks != NULL) {
-         freeChain(g0s0->blocks);
-         g0s0->blocks = NULL;
-      }
-  }
-
-  // For each workspace, in each thread, move the copied blocks to the step
-  {
-      gc_thread *thr;
-      step_workspace *ws;
-      bdescr *prev, *next;
-
-      for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
-         thr = gc_threads[t];
-
-          // not step 0
-          if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-              s = 0;
-          } else {
-              s = 1;
-          }
-          for (; s < total_steps; s++) {
-              ws = &thr->steps[s];
-
-              // Push the final block
-              if (ws->todo_bd) { 
-                  push_scanned_block(ws->todo_bd, ws);
-              }
-
-              ASSERT(gct->scan_bd == NULL);
-              ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
-              
-              prev = NULL;
-              for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
-                  ws->step->n_words += bd->free - bd->start;
-                  prev = bd;
-              }
-              if (prev != NULL) {
-                  prev->link = ws->step->blocks;
-                  ws->step->blocks = ws->scavd_list;
-              } 
-              ws->step->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
-          }
-      }
-
-      // Add all the partial blocks *after* we've added all the full
-      // blocks.  This is so that we can grab the partial blocks back
-      // again and try to fill them up in the next GC.
-      for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
-         thr = gc_threads[t];
-
-          // not step 0
-          if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-              s = 0;
-          } else {
-              s = 1;
-          }
-          for (; s < total_steps; s++) {
-              ws = &thr->steps[s];
-
-              prev = NULL;
-              for (bd = ws->part_list; bd != NULL; bd = next) {
-                  next = bd->link;
-                  if (bd->free == bd->start) {
-                      if (prev == NULL) {
-                          ws->part_list = next;
-                      } else {
-                          prev->link = next;
-                      }
-                      freeGroup(bd);
-                      ws->n_part_blocks--;
-                  } else {
-                      ws->step->n_words += bd->free - bd->start;
-                      prev = bd;
-                  }
-              }
-              if (prev != NULL) {
-                  prev->link = ws->step->blocks;
-                  ws->step->blocks = ws->part_list;
-              }
-              ws->step->n_blocks += ws->n_part_blocks;
-
-              ASSERT(countBlocks(ws->step->blocks) == ws->step->n_blocks);
-              ASSERT(countOccupied(ws->step->blocks) == ws->step->n_words);
-         }
+      if (g0->blocks != NULL) {
+         freeChain(g0->blocks);
+         g0->blocks = NULL;
       }
   }
 
   // Finally: compact or sweep the oldest generation.
-  if (major_gc && oldest_gen->steps[0].mark) {
-      if (oldest_gen->steps[0].compact) 
+  if (major_gc && oldest_gen->mark) {
+      if (oldest_gen->compact) 
           compact(gct->scavenged_static_objects);
       else
-          sweep(&oldest_gen->steps[0]);
+          sweep(oldest_gen);
   }
 
-  /* run through all the generations/steps and tidy up 
-   */
   copied = 0;
   max_copied = 0;
   avg_copied = 0;
@@ -554,6 +451,16 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
       }
   }
 
+  // Run through all the generations/steps and tidy up.
+  // We're going to:
+  //   - count the amount of "live" data (live_words, live_blocks)
+  //   - count the amount of "copied" data in this GC (copied)
+  //   - free from-space
+  //   - make to-space the new from-space (set BF_EVACUATED on all blocks)
+  //
+  live_words = 0;
+  live_blocks = 0;
+
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
 
     if (g == N) {
@@ -565,14 +472,8 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
     // stats.  Every mutable list is copied during every GC.
     if (g > 0) {
        nat mut_list_size = 0;
-       for (bd = generations[g].mut_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
-           mut_list_size += bd->free - bd->start;
-       }
         for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
-            for (bd = capabilities[n].mut_lists[g]; 
-                 bd != NULL; bd = bd->link) {
-                mut_list_size += bd->free - bd->start;
-            }
+            mut_list_size += countOccupied(capabilities[n].mut_lists[g]);
         }
        copied +=  mut_list_size;
 
@@ -582,147 +483,149 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
                   mutlist_MUTVARS, mutlist_MUTARRS, mutlist_MVARS, mutlist_OTHERS);
     }
 
-    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-      bdescr *next, *prev;
-      stp = &generations[g].steps[s];
+    bdescr *next, *prev;
+    gen = &generations[g];
 
-      // for generations we collected... 
-      if (g <= N) {
+    // for generations we collected... 
+    if (g <= N) {
 
        /* free old memory and shift to-space into from-space for all
         * the collected steps (except the allocation area).  These
         * freed blocks will probaby be quickly recycled.
         */
-       if (!(g == 0 && s == 0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1)) {
-           if (stp->mark)
-            {
-               // tack the new blocks on the end of the existing blocks
-               if (stp->old_blocks != NULL) {
-
-                    prev = NULL;
-                   for (bd = stp->old_blocks; bd != NULL; bd = next) {
-
-                        next = bd->link;
-
-                        if (!(bd->flags & BF_MARKED))
-                        {
-                            if (prev == NULL) {
-                                stp->old_blocks = next;
-                            } else {
-                                prev->link = next;
-                            }
-                            freeGroup(bd);
-                            stp->n_old_blocks--;
-                        }
-                        else
-                        {
-                            stp->n_words += bd->free - bd->start;
-
-                            // NB. this step might not be compacted next
-                            // time, so reset the BF_MARKED flags.
-                            // They are set before GC if we're going to
-                            // compact.  (search for BF_MARKED above).
-                            bd->flags &= ~BF_MARKED;
-                            
-                            // between GCs, all blocks in the heap except
-                            // for the nursery have the BF_EVACUATED flag set.
-                            bd->flags |= BF_EVACUATED;
-
-                            prev = bd;
+        if (gen->mark)
+        {
+            // tack the new blocks on the end of the existing blocks
+            if (gen->old_blocks != NULL) {
+                
+                prev = NULL;
+                for (bd = gen->old_blocks; bd != NULL; bd = next) {
+                    
+                    next = bd->link;
+                    
+                    if (!(bd->flags & BF_MARKED))
+                    {
+                        if (prev == NULL) {
+                            gen->old_blocks = next;
+                        } else {
+                            prev->link = next;
                         }
-                   }
-
-                    if (prev != NULL) {
-                        prev->link = stp->blocks;
-                        stp->blocks = stp->old_blocks;
+                        freeGroup(bd);
+                        gen->n_old_blocks--;
                     }
-               }
-               // add the new blocks to the block tally
-               stp->n_blocks += stp->n_old_blocks;
-               ASSERT(countBlocks(stp->blocks) == stp->n_blocks);
-                ASSERT(countOccupied(stp->blocks) == stp->n_words);
-           }
-           else // not copacted
-           {
-               freeChain(stp->old_blocks);
-           }
-           stp->old_blocks = NULL;
-           stp->n_old_blocks = 0;
-       }
-
-       /* LARGE OBJECTS.  The current live large objects are chained on
-        * scavenged_large, having been moved during garbage
-        * collection from large_objects.  Any objects left on
-        * large_objects list are therefore dead, so we free them here.
-        */
-       for (bd = stp->large_objects; bd != NULL; bd = next) {
-         next = bd->link;
-         freeGroup(bd);
-         bd = next;
-       }
+                    else
+                    {
+                        gen->n_words += bd->free - bd->start;
+                        
+                        // NB. this step might not be compacted next
+                        // time, so reset the BF_MARKED flags.
+                        // They are set before GC if we're going to
+                        // compact.  (search for BF_MARKED above).
+                        bd->flags &= ~BF_MARKED;
+                        
+                        // between GCs, all blocks in the heap except
+                        // for the nursery have the BF_EVACUATED flag set.
+                        bd->flags |= BF_EVACUATED;
+                        
+                        prev = bd;
+                    }
+                }
 
-       stp->large_objects  = stp->scavenged_large_objects;
-       stp->n_large_blocks = stp->n_scavenged_large_blocks;
+                if (prev != NULL) {
+                    prev->link = gen->blocks;
+                    gen->blocks = gen->old_blocks;
+                }
+            }
+            // add the new blocks to the block tally
+            gen->n_blocks += gen->n_old_blocks;
+            ASSERT(countBlocks(gen->blocks) == gen->n_blocks);
+            ASSERT(countOccupied(gen->blocks) == gen->n_words);
+        }
+        else // not copacted
+        {
+            freeChain(gen->old_blocks);
+        }
 
-      }
-      else // for older generations... 
-      {
+        gen->old_blocks = NULL;
+        gen->n_old_blocks = 0;
+
+        /* LARGE OBJECTS.  The current live large objects are chained on
+         * scavenged_large, having been moved during garbage
+         * collection from large_objects.  Any objects left on the
+         * large_objects list are therefore dead, so we free them here.
+         */
+        freeChain(gen->large_objects);
+        gen->large_objects  = gen->scavenged_large_objects;
+        gen->n_large_blocks = gen->n_scavenged_large_blocks;
+        gen->n_new_large_words = 0;
+    }
+    else // for generations > N
+    {
        /* For older generations, we need to append the
         * scavenged_large_object list (i.e. large objects that have been
         * promoted during this GC) to the large_object list for that step.
         */
-       for (bd = stp->scavenged_large_objects; bd; bd = next) {
-         next = bd->link;
-         dbl_link_onto(bd, &stp->large_objects);
+       for (bd = gen->scavenged_large_objects; bd; bd = next) {
+            next = bd->link;
+            dbl_link_onto(bd, &gen->large_objects);
        }
-
+        
        // add the new blocks we promoted during this GC 
-       stp->n_large_blocks += stp->n_scavenged_large_blocks;
-      }
+       gen->n_large_blocks += gen->n_scavenged_large_blocks;
     }
-  }
+
+    ASSERT(countBlocks(gen->large_objects) == gen->n_large_blocks);
+
+    gen->scavenged_large_objects = NULL;
+    gen->n_scavenged_large_blocks = 0;
+
+    // Count "live" data
+    live_words  += genLiveWords(gen);
+    live_blocks += genLiveBlocks(gen);
+
+    // add in the partial blocks in the gen_workspaces, but ignore gen 0
+    // if this is a local GC (we can't count another capability's part_list)
+    {
+        nat i;
+        for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+            live_words  += gcThreadLiveWords(i, gen->no);
+            live_blocks += gcThreadLiveBlocks(i, gen->no);
+        }
+    }
+  } // for all generations
 
   // update the max size of older generations after a major GC
   resize_generations();
   
-  // Calculate the amount of live data for stats.
-  live = calcLiveWords();
-
-  // Free the small objects allocated via allocate(), since this will
-  // all have been copied into G0S1 now.  
-  if (RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
-      if (g0s0->blocks != NULL) {
-          freeChain(g0s0->blocks);
-          g0s0->blocks = NULL;
-      }
-      g0s0->n_blocks = 0;
-      g0s0->n_words = 0;
-  }
-  alloc_blocks = 0;
-  alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
-
   // Start a new pinned_object_block
-  pinned_object_block = NULL;
+  for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
+      capabilities[n].pinned_object_block = NULL;
+  }
 
   // Free the mark stack.
-  if (mark_stack_bdescr != NULL) {
-      freeGroup(mark_stack_bdescr);
+  if (mark_stack_top_bd != NULL) {
+      debugTrace(DEBUG_gc, "mark stack: %d blocks",
+                 countBlocks(mark_stack_top_bd));
+      freeChain(mark_stack_top_bd);
   }
 
   // Free any bitmaps.
   for (g = 0; g <= N; g++) {
-      for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-         stp = &generations[g].steps[s];
-         if (stp->bitmap != NULL) {
-             freeGroup(stp->bitmap);
-             stp->bitmap = NULL;
-         }
+      gen = &generations[g];
+      if (gen->bitmap != NULL) {
+          freeGroup(gen->bitmap);
+          gen->bitmap = NULL;
       }
   }
 
+  // Reset the nursery: make the blocks empty
+  allocated += clearNurseries();
+
   resize_nursery();
 
- // mark the garbage collected CAFs as dead 
+  resetNurseries();
+
+ // mark the garbage collected CAFs as dead
 #if 0 && defined(DEBUG) // doesn't work at the moment 
   if (major_gc) { gcCAFs(); }
 #endif
@@ -745,27 +648,45 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
       }
   }
 
-  // Reset the nursery
-  resetNurseries();
+  // Update the stable pointer hash table.
+  updateStablePtrTable(major_gc);
+
+  // unlock the StablePtr table.  Must be before scheduleFinalizers(),
+  // because a finalizer may call hs_free_fun_ptr() or
+  // hs_free_stable_ptr(), both of which access the StablePtr table.
+  stablePtrPostGC();
 
-  // start any pending finalizers 
+  // Start any pending finalizers.  Must be after
+  // updateStablePtrTable() and stablePtrPostGC() (see #4221).
   RELEASE_SM_LOCK;
   scheduleFinalizers(cap, old_weak_ptr_list);
   ACQUIRE_SM_LOCK;
-  
-  // send exceptions to any threads which were about to die 
+
+  // check sanity after GC
+  // before resurrectThreads(), because that might overwrite some
+  // closures, which will cause problems with THREADED where we don't
+  // fill slop.
+  IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsTrue /* after GC */, major_gc));
+
+  // send exceptions to any threads which were about to die
   RELEASE_SM_LOCK;
   resurrectThreads(resurrected_threads);
-  performPendingThrowTos(exception_threads);
   ACQUIRE_SM_LOCK;
 
-  // Update the stable pointer hash table.
-  updateStablePtrTable(major_gc);
-
-  // check sanity after GC 
-  IF_DEBUG(sanity, checkSanity());
+  if (major_gc) {
+      nat need, got;
+      need = BLOCKS_TO_MBLOCKS(n_alloc_blocks);
+      got = mblocks_allocated;
+      /* If the amount of data remains constant, next major GC we'll
+         require (F+1)*need. We leave (F+2)*need in order to reduce
+         repeated deallocation and reallocation. */
+      need = (RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor + 2) * need;
+      if (got > need) {
+          returnMemoryToOS(got - need);
+      }
+  }
 
-  // extra GC trace info 
+  // extra GC trace info
   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
 
 #ifdef DEBUG
@@ -780,7 +701,7 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
 
 #ifdef DEBUG
   // check for memory leaks if DEBUG is on 
-  memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
+  memInventory(DEBUG_gc);
 #endif
 
 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
@@ -790,11 +711,9 @@ SET_GCT(gc_threads[0]);
 #endif
 
   // ok, GC over: tell the stats department what happened. 
-  slop = calcLiveBlocks() * BLOCK_SIZE_W - live;
-  stat_endGC(allocated, live, copied, N, max_copied, avg_copied, slop);
-
-  // unlock the StablePtr table
-  stablePtrPostGC();
+  stat_endGC(gct, allocated, live_words,
+             copied, N, max_copied, avg_copied,
+             live_blocks * BLOCK_SIZE_W - live_words /* slop */);
 
   // Guess which generation we'll collect *next* time
   initialise_N(force_major_gc);
@@ -822,7 +741,7 @@ static nat
 initialise_N (rtsBool force_major_gc)
 {
     int g;
-    nat s, blocks, blocks_total;
+    nat blocks, blocks_total;
 
     blocks = 0;
     blocks_total = 0;
@@ -834,11 +753,10 @@ initialise_N (rtsBool force_major_gc)
     }
 
     for (g = RtsFlags.GcFlags.generations - 1; g >= 0; g--) {
-        blocks = 0;
-        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-            blocks += generations[g].steps[s].n_words / BLOCK_SIZE_W;
-            blocks += generations[g].steps[s].n_large_blocks;
-        }
+
+        blocks = generations[g].n_words / BLOCK_SIZE_W
+               + generations[g].n_large_blocks;
+
         if (blocks >= generations[g].max_blocks) {
             N = stg_max(N,g);
         }
@@ -865,8 +783,10 @@ initialise_N (rtsBool force_major_gc)
 static void
 new_gc_thread (nat n, gc_thread *t)
 {
-    nat s;
-    step_workspace *ws;
+    nat g;
+    gen_workspace *ws;
+
+    t->cap = &capabilities[n];
 
 #ifdef THREADED_RTS
     t->id = 0;
@@ -887,18 +807,33 @@ new_gc_thread (nat n, gc_thread *t)
     t->papi_events = -1;
 #endif
 
-    for (s = 0; s < total_steps; s++)
+    for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
     {
-        ws = &t->steps[s];
-        ws->step = &all_steps[s];
-        ASSERT(s == ws->step->abs_no);
+        ws = &t->gens[g];
+        ws->gen = &generations[g];
+        ASSERT(g == ws->gen->no);
         ws->my_gct = t;
         
-        ws->todo_bd = NULL;
+        // We want to call
+        //   alloc_todo_block(ws,0);
+        // but can't, because it uses gct which isn't set up at this point.
+        // Hence, allocate a block for todo_bd manually:
+        {
+            bdescr *bd = allocBlock(); // no lock, locks aren't initialised yet
+            initBdescr(bd, ws->gen, ws->gen->to);
+            bd->flags = BF_EVACUATED;
+            bd->u.scan = bd->free = bd->start;
+
+            ws->todo_bd = bd;
+            ws->todo_free = bd->free;
+            ws->todo_lim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
+        }
+
         ws->todo_q = newWSDeque(128);
         ws->todo_overflow = NULL;
         ws->n_todo_overflow = 0;
-        
+        ws->todo_large_objects = NULL;
+
         ws->part_list = NULL;
         ws->n_part_blocks = 0;
 
@@ -920,7 +855,8 @@ initGcThreads (void)
 
        for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.nNodes; i++) {
             gc_threads[i] = 
-                stgMallocBytes(sizeof(gc_thread) + total_steps * sizeof(step_workspace),
+                stgMallocBytes(sizeof(gc_thread) + 
+                               RtsFlags.GcFlags.generations * sizeof(gen_workspace),
                                "alloc_gc_threads");
 
             new_gc_thread(i, gc_threads[i]);
@@ -936,14 +872,23 @@ initGcThreads (void)
 void
 freeGcThreads (void)
 {
+    nat g;
     if (gc_threads != NULL) {
 #if defined(THREADED_RTS)
         nat i;
-       for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.nNodes; i++) {
+       for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+            for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
+            {
+                freeWSDeque(gc_threads[i]->gens[g].todo_q);
+            }
             stgFree (gc_threads[i]);
        }
         stgFree (gc_threads);
 #else
+        for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
+        {
+            freeWSDeque(gc_threads[0]->gens[g].todo_q);
+        }
         stgFree (gc_threads);
 #endif
         gc_threads = NULL;
@@ -975,27 +920,23 @@ dec_running (void)
 static rtsBool
 any_work (void)
 {
-    int s;
-    step_workspace *ws;
+    int g;
+    gen_workspace *ws;
 
     gct->any_work++;
 
     write_barrier();
 
     // scavenge objects in compacted generation
-    if (mark_stack_overflowed || oldgen_scan_bd != NULL ||
-       (mark_stack_bdescr != NULL && !mark_stack_empty())) {
+    if (mark_stack_bd != NULL && !mark_stack_empty()) {
        return rtsTrue;
     }
     
     // Check for global work in any step.  We don't need to check for
     // local work, because we have already exited scavenge_loop(),
     // which means there is no local work for this thread.
-    for (s = total_steps-1; s >= 0; s--) {
-        if (s == 0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) { 
-            continue; 
-        }
-        ws = &gct->steps[s];
+    for (g = 0; g < (int)RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+        ws = &gct->gens[g];
         if (ws->todo_large_objects) return rtsTrue;
         if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
         if (ws->todo_overflow) return rtsTrue;
@@ -1007,8 +948,8 @@ any_work (void)
         // look for work to steal
         for (n = 0; n < n_gc_threads; n++) {
             if (n == gct->thread_index) continue;
-            for (s = total_steps-1; s >= 0; s--) {
-                ws = &gc_threads[n]->steps[s];
+            for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g >= 0; g--) {
+                ws = &gc_threads[n]->gens[g];
                 if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
             }
         }
@@ -1016,6 +957,9 @@ any_work (void)
 #endif
 
     gct->no_work++;
+#if defined(THREADED_RTS)
+    yieldThread();
+#endif
 
     return rtsFalse;
 }    
@@ -1025,7 +969,6 @@ scavenge_until_all_done (void)
 {
     nat r;
        
-    debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d working", gct->thread_index);
 
 loop:
 #if defined(THREADED_RTS)
@@ -1038,16 +981,20 @@ loop:
     scavenge_loop();
 #endif
 
+    collect_gct_blocks();
+
     // scavenge_loop() only exits when there's no work to do
     r = dec_running();
     
-    debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d idle (%d still running)", 
-               gct->thread_index, r);
+    traceEventGcIdle(gct->cap);
+
+    debugTrace(DEBUG_gc, "%d GC threads still running", r);
     
     while (gc_running_threads != 0) {
         // usleep(1);
         if (any_work()) {
             inc_running();
+            traceEventGcWork(gct->cap);
             goto loop;
         }
         // any_work() does not remove the work from the queue, it
@@ -1056,8 +1003,7 @@ loop:
         // scavenge_loop() to perform any pending work.
     }
     
-    // All threads are now stopped
-    debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d finished.", gct->thread_index);
+    traceEventGcDone(gct->cap);
 }
 
 #if defined(THREADED_RTS)
@@ -1065,11 +1011,16 @@ loop:
 void
 gcWorkerThread (Capability *cap)
 {
-    cap->in_gc = rtsTrue;
+    gc_thread *saved_gct;
+
+    // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
+    saved_gct = gct;
 
     gct = gc_threads[cap->no];
     gct->id = osThreadId();
 
+    stat_gcWorkerThreadStart(gct);
+
     // Wait until we're told to wake up
     RELEASE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
     gct->wakeup = GC_THREAD_STANDING_BY;
@@ -1083,15 +1034,28 @@ gcWorkerThread (Capability *cap)
     }
     papi_thread_start_gc1_count(gct->papi_events);
 #endif
-    
+
+    init_gc_thread(gct);
+
+    traceEventGcWork(gct->cap);
+
     // Every thread evacuates some roots.
-    gct->evac_step = 0;
-    markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads,
-                         rtsTrue/*prune sparks*/);
-    scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[gct->thread_index]);
+    gct->evac_gen_no = 0;
+    markCapability(mark_root, gct, cap, rtsTrue/*prune sparks*/);
+    scavenge_capability_mut_lists(cap);
 
     scavenge_until_all_done();
     
+#ifdef THREADED_RTS
+    // Now that the whole heap is marked, we discard any sparks that
+    // were found to be unreachable.  The main GC thread is currently
+    // marking heap reachable via weak pointers, so it is
+    // non-deterministic whether a spark will be retained if it is
+    // only reachable via weak pointers.  To fix this problem would
+    // require another GC barrier, which is too high a price.
+    pruneSparkQueue(cap);
+#endif
+
 #ifdef USE_PAPI
     // count events in this thread towards the GC totals
     papi_thread_stop_gc1_count(gct->papi_events);
@@ -1104,6 +1068,11 @@ gcWorkerThread (Capability *cap)
                gct->thread_index);
     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d on my way...", gct->thread_index);
+
+    // record the time spent doing GC in the Task structure
+    stat_gcWorkerThreadDone(gct);
+
+    SET_GCT(saved_gct);
 }
 
 #endif
@@ -1113,8 +1082,8 @@ gcWorkerThread (Capability *cap)
 void
 waitForGcThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
 {
-    nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
-    nat me = cap->no;
+    const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
+    const nat me = cap->no;
     nat i, j;
     rtsBool retry = rtsTrue;
 
@@ -1125,7 +1094,7 @@ waitForGcThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
                 prodCapability(&capabilities[i], cap->running_task);
             }
         }
-        for (j=0; j < 10000000; j++) {
+        for (j=0; j < 10; j++) {
             retry = rtsFalse;
             for (i=0; i < n_threads; i++) {
                 if (i == me) continue;
@@ -1136,6 +1105,7 @@ waitForGcThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
                 }
             }
             if (!retry) break;
+            yieldThread();
         }
     }
 }
@@ -1151,11 +1121,14 @@ start_gc_threads (void)
 }
 
 static void
-wakeup_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
+wakeup_gc_threads (nat me USED_IF_THREADS)
 {
 #if defined(THREADED_RTS)
     nat i;
-    for (i=0; i < n_threads; i++) {
+
+    if (n_gc_threads == 1) return;
+
+    for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
         if (i == me) continue;
        inc_running();
         debugTrace(DEBUG_gc, "waking up gc thread %d", i);
@@ -1172,11 +1145,14 @@ wakeup_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
 // standby state, otherwise they may still be executing inside
 // any_work(), and may even remain awake until the next GC starts.
 static void
-shutdown_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
+shutdown_gc_threads (nat me USED_IF_THREADS)
 {
 #if defined(THREADED_RTS)
     nat i;
-    for (i=0; i < n_threads; i++) {
+
+    if (n_gc_threads == 1) return;
+
+    for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
         if (i == me) continue;
         while (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE) { write_barrier(); }
     }
@@ -1187,8 +1163,8 @@ shutdown_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
 void
 releaseGCThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
 {
-    nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
-    nat me = cap->no;
+    const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
+    const nat me = cap->no;
     nat i;
     for (i=0; i < n_threads; i++) {
         if (i == me) continue;
@@ -1207,213 +1183,196 @@ releaseGCThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
    ------------------------------------------------------------------------- */
 
 static void
-init_collected_gen (nat g, nat n_threads)
+prepare_collected_gen (generation *gen)
 {
-    nat s, t, i;
-    step_workspace *ws;
-    step *stp;
-    bdescr *bd;
+    nat i, g, n;
+    gen_workspace *ws;
+    bdescr *bd, *next;
 
     // Throw away the current mutable list.  Invariant: the mutable
     // list always has at least one block; this means we can avoid a
     // check for NULL in recordMutable().
+    g = gen->no;
     if (g != 0) {
-       freeChain(generations[g].mut_list);
-       generations[g].mut_list = allocBlock();
-       for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+        for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
            freeChain(capabilities[i].mut_lists[g]);
            capabilities[i].mut_lists[g] = allocBlock();
        }
     }
 
-    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+    gen = &generations[g];
+    ASSERT(gen->no == g);
 
-       stp = &generations[g].steps[s];
-       ASSERT(stp->gen_no == g);
+    // we'll construct a new list of threads in this step
+    // during GC, throw away the current list.
+    gen->old_threads = gen->threads;
+    gen->threads = END_TSO_QUEUE;
 
-        // we'll construct a new list of threads in this step
-        // during GC, throw away the current list.
-        stp->old_threads = stp->threads;
-        stp->threads = END_TSO_QUEUE;
+    // deprecate the existing blocks
+    gen->old_blocks   = gen->blocks;
+    gen->n_old_blocks = gen->n_blocks;
+    gen->blocks       = NULL;
+    gen->n_blocks     = 0;
+    gen->n_words      = 0;
+    gen->live_estimate = 0;
 
-       // generation 0, step 0 doesn't need to-space 
-       if (g == 0 && s == 0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) { 
-           continue; 
-       }
-       
-       // deprecate the existing blocks
-       stp->old_blocks   = stp->blocks;
-       stp->n_old_blocks = stp->n_blocks;
-       stp->blocks       = NULL;
-       stp->n_blocks     = 0;
-       stp->n_words      = 0;
-       stp->live_estimate = 0;
-
-       // initialise the large object queues.
-       stp->scavenged_large_objects = NULL;
-       stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
-
-       // mark the small objects as from-space
-       for (bd = stp->old_blocks; bd; bd = bd->link) {
-           bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
-       }
+    // initialise the large object queues.
+    ASSERT(gen->scavenged_large_objects == NULL);
+    ASSERT(gen->n_scavenged_large_blocks == 0);
 
-       // mark the large objects as from-space
-       for (bd = stp->large_objects; bd; bd = bd->link) {
-           bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
-       }
+    // grab all the partial blocks stashed in the gc_thread workspaces and
+    // move them to the old_blocks list of this gen.
+    for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
+        ws = &gc_threads[n]->gens[gen->no];
 
-       // for a compacted step, we need to allocate the bitmap
-       if (stp->mark) {
-           nat bitmap_size; // in bytes
-           bdescr *bitmap_bdescr;
-           StgWord *bitmap;
-           
-           bitmap_size = stp->n_old_blocks * BLOCK_SIZE / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
-           
-           if (bitmap_size > 0) {
-               bitmap_bdescr = allocGroup((lnat)BLOCK_ROUND_UP(bitmap_size) 
-                                          / BLOCK_SIZE);
-               stp->bitmap = bitmap_bdescr;
-               bitmap = bitmap_bdescr->start;
-               
-               debugTrace(DEBUG_gc, "bitmap_size: %d, bitmap: %p",
-                          bitmap_size, bitmap);
-               
-               // don't forget to fill it with zeros!
-               memset(bitmap, 0, bitmap_size);
-               
-               // For each block in this step, point to its bitmap from the
-               // block descriptor.
-               for (bd=stp->old_blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
-                   bd->u.bitmap = bitmap;
-                   bitmap += BLOCK_SIZE_W / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
-                   
-                   // Also at this point we set the BF_MARKED flag
-                   // for this block.  The invariant is that
-                   // BF_MARKED is always unset, except during GC
-                   // when it is set on those blocks which will be
-                   // compacted.
-                    if (!(bd->flags & BF_FRAGMENTED)) {
-                        bd->flags |= BF_MARKED;
-                    }
-               }
-           }
-       }
-    }
+        for (bd = ws->part_list; bd != NULL; bd = next) {
+            next = bd->link;
+            bd->link = gen->old_blocks;
+            gen->old_blocks = bd;
+            gen->n_old_blocks += bd->blocks;
+        }
+        ws->part_list = NULL;
+        ws->n_part_blocks = 0;
 
-    // For each GC thread, for each step, allocate a "todo" block to
-    // store evacuated objects to be scavenged, and a block to store
-    // evacuated objects that do not need to be scavenged.
-    for (t = 0; t < n_threads; t++) {
-       for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+        ASSERT(ws->scavd_list == NULL);
+        ASSERT(ws->n_scavd_blocks == 0);
 
-           // we don't copy objects into g0s0, unless -G0
-           if (g==0 && s==0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) continue;
+        if (ws->todo_free != ws->todo_bd->start) {
+            ws->todo_bd->free = ws->todo_free;
+            ws->todo_bd->link = gen->old_blocks;
+            gen->old_blocks = ws->todo_bd;
+            gen->n_old_blocks += ws->todo_bd->blocks;
+            alloc_todo_block(ws,0); // always has one block.
+        }
+    }
 
-           ws = &gc_threads[t]->steps[g * RtsFlags.GcFlags.steps + s];
+    // mark the small objects as from-space
+    for (bd = gen->old_blocks; bd; bd = bd->link) {
+        bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
+    }
+    
+    // mark the large objects as from-space
+    for (bd = gen->large_objects; bd; bd = bd->link) {
+        bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
+    }
 
-           ws->todo_large_objects = NULL;
+    // for a compacted generation, we need to allocate the bitmap
+    if (gen->mark) {
+        nat bitmap_size; // in bytes
+        bdescr *bitmap_bdescr;
+        StgWord *bitmap;
+       
+        bitmap_size = gen->n_old_blocks * BLOCK_SIZE / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
+       
+        if (bitmap_size > 0) {
+            bitmap_bdescr = allocGroup((lnat)BLOCK_ROUND_UP(bitmap_size) 
+                                       / BLOCK_SIZE);
+            gen->bitmap = bitmap_bdescr;
+            bitmap = bitmap_bdescr->start;
+            
+            debugTrace(DEBUG_gc, "bitmap_size: %d, bitmap: %p",
+                       bitmap_size, bitmap);
+            
+            // don't forget to fill it with zeros!
+            memset(bitmap, 0, bitmap_size);
+            
+            // For each block in this step, point to its bitmap from the
+            // block descriptor.
+            for (bd=gen->old_blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
+                bd->u.bitmap = bitmap;
+                bitmap += BLOCK_SIZE_W / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
+               
+                // Also at this point we set the BF_MARKED flag
+                // for this block.  The invariant is that
+                // BF_MARKED is always unset, except during GC
+                // when it is set on those blocks which will be
+                // compacted.
+                if (!(bd->flags & BF_FRAGMENTED)) {
+                    bd->flags |= BF_MARKED;
+                }
 
-            ws->part_list = NULL;
-            ws->n_part_blocks = 0;
+                // BF_SWEPT should be marked only for blocks that are being
+                // collected in sweep()
+                bd->flags &= ~BF_SWEPT;
+            }
+        }
+    }
+}
 
-           // allocate the first to-space block; extra blocks will be
-           // chained on as necessary.
-           ws->todo_bd = NULL;
-            ASSERT(looksEmptyWSDeque(ws->todo_q));
-           alloc_todo_block(ws,0);
 
-            ws->todo_overflow = NULL;
-            ws->n_todo_overflow = 0;
+/* ----------------------------------------------------------------------------
+   Save the mutable lists in saved_mut_lists
+   ------------------------------------------------------------------------- */
 
-           ws->scavd_list = NULL;
-           ws->n_scavd_blocks = 0;
-       }
-    }
+static void
+stash_mut_list (Capability *cap, nat gen_no)
+{
+    cap->saved_mut_lists[gen_no] = cap->mut_lists[gen_no];
+    cap->mut_lists[gen_no] = allocBlock_sync();
 }
 
-
 /* ----------------------------------------------------------------------------
    Initialise a generation that is *not* to be collected 
    ------------------------------------------------------------------------- */
 
 static void
-init_uncollected_gen (nat g, nat threads)
+prepare_uncollected_gen (generation *gen)
 {
-    nat s, t, n;
-    step_workspace *ws;
-    step *stp;
-    bdescr *bd;
+    nat i;
+
+
+    ASSERT(gen->no > 0);
 
     // save the current mutable lists for this generation, and
     // allocate a fresh block for each one.  We'll traverse these
     // mutable lists as roots early on in the GC.
-    generations[g].saved_mut_list = generations[g].mut_list;
-    generations[g].mut_list = allocBlock(); 
-    for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
-        capabilities[n].saved_mut_lists[g] = capabilities[n].mut_lists[g];
-        capabilities[n].mut_lists[g] = allocBlock();
+    for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+        stash_mut_list(&capabilities[i], gen->no);
     }
 
-    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-       stp = &generations[g].steps[s];
-       stp->scavenged_large_objects = NULL;
-       stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
-    }
-    
-    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-           
-        stp = &generations[g].steps[s];
+    ASSERT(gen->scavenged_large_objects == NULL);
+    ASSERT(gen->n_scavenged_large_blocks == 0);
+}
 
-        for (t = 0; t < threads; t++) {
-           ws = &gc_threads[t]->steps[g * RtsFlags.GcFlags.steps + s];
-           
-            ASSERT(looksEmptyWSDeque(ws->todo_q));
-           ws->todo_large_objects = NULL;
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Collect the completed blocks from a GC thread and attach them to
+   the generation.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+static void
+collect_gct_blocks (void)
+{
+    nat g;
+    gen_workspace *ws;
+    bdescr *bd, *prev;
+    
+    for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+        ws = &gct->gens[g];
+        
+        // there may still be a block attached to ws->todo_bd;
+        // leave it there to use next time.
 
-            ws->part_list = NULL;
-            ws->n_part_blocks = 0;
+        if (ws->scavd_list != NULL) {
+            ACQUIRE_SPIN_LOCK(&ws->gen->sync);
 
-           ws->scavd_list = NULL;
-           ws->n_scavd_blocks = 0;
+            ASSERT(gct->scan_bd == NULL);
+            ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
+        
+            prev = NULL;
+            for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
+                ws->gen->n_words += bd->free - bd->start;
+                prev = bd;
+            }
+            if (prev != NULL) {
+                prev->link = ws->gen->blocks;
+                ws->gen->blocks = ws->scavd_list;
+            } 
+            ws->gen->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
 
-           // If the block at the head of the list in this generation
-           // is less than 3/4 full, then use it as a todo block.
-           if (stp->blocks && isPartiallyFull(stp->blocks))
-           {
-               ws->todo_bd = stp->blocks;
-                ws->todo_free = ws->todo_bd->free;
-                ws->todo_lim = ws->todo_bd->start + BLOCK_SIZE_W;
-               stp->blocks = stp->blocks->link;
-               stp->n_blocks -= 1;
-                stp->n_words -= ws->todo_bd->free - ws->todo_bd->start;
-               ws->todo_bd->link = NULL;
-               // we must scan from the current end point.
-               ws->todo_bd->u.scan = ws->todo_bd->free;
-           } 
-           else
-           {
-               ws->todo_bd = NULL;
-               alloc_todo_block(ws,0);
-           }
-       }
+            ws->scavd_list = NULL;
+            ws->n_scavd_blocks = 0;
 
-        // deal out any more partial blocks to the threads' part_lists
-        t = 0;
-        while (stp->blocks && isPartiallyFull(stp->blocks))
-        {
-            bd = stp->blocks;
-            stp->blocks = bd->link;
-           ws = &gc_threads[t]->steps[g * RtsFlags.GcFlags.steps + s];
-            bd->link = ws->part_list;
-            ws->part_list = bd;
-            ws->n_part_blocks += 1;
-            bd->u.scan = bd->free;
-            stp->n_blocks -= 1;
-            stp->n_words -= bd->free - bd->start;
-            t++;
-            if (t == n_gc_threads) t = 0;
+            RELEASE_SPIN_LOCK(&ws->gen->sync);
         }
     }
 }
@@ -1428,8 +1387,8 @@ init_gc_thread (gc_thread *t)
     t->static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
     t->scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
     t->scan_bd = NULL;
-    t->mut_lists = capabilities[t->thread_index].mut_lists;
-    t->evac_step = 0;
+    t->mut_lists = t->cap->mut_lists;
+    t->evac_gen_no = 0;
     t->failed_to_evac = rtsFalse;
     t->eager_promotion = rtsTrue;
     t->thunk_selector_depth = 0;
@@ -1480,39 +1439,6 @@ zero_static_object_list(StgClosure* first_static)
 }
 
 /* ----------------------------------------------------------------------------
-   Update the pointers from the task list
-
-   These are treated as weak pointers because we want to allow a main
-   thread to get a BlockedOnDeadMVar exception in the same way as any
-   other thread.  Note that the threads should all have been retained
-   by GC by virtue of being on the all_threads list, we're just
-   updating pointers here.
-   ------------------------------------------------------------------------- */
-
-static void
-update_task_list (void)
-{
-    Task *task;
-    StgTSO *tso;
-    for (task = all_tasks; task != NULL; task = task->all_link) {
-       if (!task->stopped && task->tso) {
-           ASSERT(task->tso->bound == task);
-           tso = (StgTSO *) isAlive((StgClosure *)task->tso);
-           if (tso == NULL) {
-               barf("task %p: main thread %d has been GC'd", 
-#ifdef THREADED_RTS
-                    (void *)task->id, 
-#else
-                    (void *)task,
-#endif
-                    task->tso->id);
-           }
-           task->tso = tso;
-       }
-    }
-}
-
-/* ----------------------------------------------------------------------------
    Reset the sizes of the older generations when we do a major
    collection.
   
@@ -1528,44 +1454,47 @@ resize_generations (void)
 
     if (major_gc && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
        nat live, size, min_alloc, words;
-       nat max  = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
-       nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
+       const nat max  = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
+       const nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
        
        // live in the oldest generations
-        if (oldest_gen->steps[0].live_estimate != 0) {
-            words = oldest_gen->steps[0].live_estimate;
+        if (oldest_gen->live_estimate != 0) {
+            words = oldest_gen->live_estimate;
         } else {
-            words = oldest_gen->steps[0].n_words;
+            words = oldest_gen->n_words;
         }
         live = (words + BLOCK_SIZE_W - 1) / BLOCK_SIZE_W +
-            oldest_gen->steps[0].n_large_blocks;
+            oldest_gen->n_large_blocks;
        
        // default max size for all generations except zero
        size = stg_max(live * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor,
                       RtsFlags.GcFlags.minOldGenSize);
        
+        if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestionAuto) {
+            RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion = size;
+        }
+
        // minimum size for generation zero
        min_alloc = stg_max((RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap * max) / 200,
                            RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
 
        // Auto-enable compaction when the residency reaches a
        // certain percentage of the maximum heap size (default: 30%).
-       if (RtsFlags.GcFlags.generations > 1 &&
-           (RtsFlags.GcFlags.compact ||
-            (max > 0 &&
-             oldest_gen->steps[0].n_blocks > 
-             (RtsFlags.GcFlags.compactThreshold * max) / 100))) {
-           oldest_gen->steps[0].mark = 1;
-           oldest_gen->steps[0].compact = 1;
+       if (RtsFlags.GcFlags.compact ||
+            (max > 0 &&
+             oldest_gen->n_blocks > 
+             (RtsFlags.GcFlags.compactThreshold * max) / 100)) {
+           oldest_gen->mark = 1;
+           oldest_gen->compact = 1;
 //       debugBelch("compaction: on\n", live);
        } else {
-           oldest_gen->steps[0].mark = 0;
-           oldest_gen->steps[0].compact = 0;
+           oldest_gen->mark = 0;
+           oldest_gen->compact = 0;
 //       debugBelch("compaction: off\n", live);
        }
 
         if (RtsFlags.GcFlags.sweep) {
-           oldest_gen->steps[0].mark = 1;
+           oldest_gen->mark = 1;
         }
 
        // if we're going to go over the maximum heap size, reduce the
@@ -1581,7 +1510,7 @@ resize_generations (void)
                heapOverflow();
            }
            
-           if (oldest_gen->steps[0].compact) {
+           if (oldest_gen->compact) {
                if ( (size + (size - 1) * (gens - 2) * 2) + min_alloc > max ) {
                    size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2 - 1);
                }
@@ -1614,6 +1543,8 @@ resize_generations (void)
 static void
 resize_nursery (void)
 {
+    const lnat min_nursery = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize * n_capabilities;
+
     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1)
     {   // Two-space collector:
        nat blocks;
@@ -1632,7 +1563,7 @@ resize_nursery (void)
         * performance we get from 3L bytes, reducing to the same
         * performance at 2L bytes.
         */
-       blocks = g0s0->n_blocks;
+       blocks = generations[0].n_blocks;
        
        if ( RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
             blocks * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor * 2 > 
@@ -1656,9 +1587,9 @@ resize_nursery (void)
        else
        {
            blocks *= RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor;
-           if (blocks < RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize)
+           if (blocks < min_nursery)
            {
-               blocks = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
+               blocks = min_nursery;
            }
        }
        resizeNurseries(blocks);
@@ -1672,11 +1603,11 @@ resize_nursery (void)
        if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion)
        {
            long blocks;
-           nat needed = calcNeeded();  // approx blocks needed at next GC 
+           const nat needed = calcNeeded();    // approx blocks needed at next GC 
            
            /* Guess how much will be live in generation 0 step 0 next time.
             * A good approximation is obtained by finding the
-            * percentage of g0s0 that was live at the last minor GC.
+            * percentage of g0 that was live at the last minor GC.
             *
             * We have an accurate figure for the amount of copied data in
             * 'copied', but we must convert this to a number of blocks, with
@@ -1685,7 +1616,7 @@ resize_nursery (void)
             */
            if (N == 0)
            {
-               g0s0_pcnt_kept = ((copied / (BLOCK_SIZE_W - 10)) * 100)
+               g0_pcnt_kept = ((copied / (BLOCK_SIZE_W - 10)) * 100)
                    / countNurseryBlocks();
            }
            
@@ -1696,17 +1627,17 @@ resize_nursery (void)
             *
             * Formula:            suggested - needed
             *                ----------------------------
-            *                    1 + g0s0_pcnt_kept/100
+            *                    1 + g0_pcnt_kept/100
             *
             * where 'needed' is the amount of memory needed at the next
-            * collection for collecting all steps except g0s0.
+            * collection for collecting all gens except g0.
             */
            blocks = 
                (((long)RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion - (long)needed) * 100) /
-               (100 + (long)g0s0_pcnt_kept);
+               (100 + (long)g0_pcnt_kept);
            
-           if (blocks < (long)RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize) {
-               blocks = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
+           if (blocks < (long)min_nursery) {
+               blocks = min_nursery;
            }
            
            resizeNurseries((nat)blocks);