[project @ 2005-05-27 14:47:08 by tharris]
authortharris <unknown>
Fri, 27 May 2005 14:47:10 +0000 (14:47 +0000)
committertharris <unknown>
Fri, 27 May 2005 14:47:10 +0000 (14:47 +0000)
Update STM implementation for SMP builds

12 files changed:
ghc/includes/Closures.h
ghc/includes/Regs.h
ghc/includes/SMP.h
ghc/includes/STM.h
ghc/includes/StgTypes.h
ghc/includes/mkDerivedConstants.c
ghc/rts/Exception.cmm
ghc/rts/GC.c
ghc/rts/GCCompact.c
ghc/rts/PrimOps.cmm
ghc/rts/STM.c
ghc/rts/Schedule.c

index 39af80e..c8071fd 100644 (file)
@@ -327,6 +327,7 @@ typedef struct {
   StgClosure*     value;
 } StgMVar;
 
+
 /* STM data structures
  *
  *  StgTVar defines the only type that can be updated through the STM
@@ -354,8 +355,9 @@ typedef struct StgTVarWaitQueue_ {
 
 typedef struct {
   StgHeader                  header;
-  StgClosure                *current_value;
-  StgTVarWaitQueue          *first_wait_queue_entry;
+  StgClosure                *volatile current_value;
+  StgTVarWaitQueue          *volatile first_wait_queue_entry;
+  struct StgTRecHeader_     *volatile last_update_by;
 } StgTVar;
 
 /* new_value == expected_value for read-only accesses */
@@ -364,6 +366,7 @@ typedef struct {
   StgTVar                   *tvar;
   StgClosure                *expected_value;
   StgClosure                *new_value; 
+  struct StgTRecHeader_     *saw_update_by;
 } TRecEntry;
 
 #define TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES 256
@@ -377,8 +380,7 @@ typedef struct StgTRecChunk_ {
 
 typedef enum { 
   TREC_ACTIVE,        /* Transaction in progress, outcome undecided */
-  TREC_CANNOT_COMMIT, /* Transaction in progress, inconsistent writes performed */
-  TREC_MUST_ABORT,    /* Transaction in progress, inconsistent / out of date reads */
+  TREC_CONDEMNED,     /* Transaction in progress, inconsistent / out of date reads */
   TREC_COMMITTED,     /* Transaction has committed, now updating tvars */
   TREC_ABORTED,       /* Transaction has aborted, now reverting tvars */
   TREC_WAITING,       /* Transaction currently waiting */
index 5374972..0394257 100644 (file)
@@ -22,6 +22,7 @@
 #ifndef REGS_H
 #define REGS_H
 
+#include "gmp.h" // Needs MP_INT definition 
 
 /* 
  * This is the table that holds shadow-locations for all the STG
@@ -90,6 +91,13 @@ typedef struct StgRegTable_ {
   struct bdescr_ *rCurrentNursery; /* Hp/HpLim point into this block */
   struct bdescr_ *rCurrentAlloc;   /* for allocation using allocate() */
   StgWord         rHpAlloc;    /* number of *bytes* being allocated in heap */
+  // rmp_tmp1..rmp_result2 are only used in SMP builds to avoid per-thread temps
+  // in bss, but currently always incldue here so we just run mkDerivedConstants once
+  StgInt          rmp_tmp_w;
+  MP_INT          rmp_tmp1;      
+  MP_INT          rmp_tmp2;      
+  MP_INT          rmp_result1;
+  MP_INT          rmp_result2;
 #if defined(SMP) || defined(PAR)
   StgSparkPool   rSparks;      /* per-task spark pool */
 #endif
index e3916bc..cc95941 100644 (file)
@@ -26,6 +26,9 @@
 /* 
  * XCHG - the atomic exchange instruction.  Used for locking closures
  * during updates (see LOCK_CLOSURE below) and the MVar primops.
+ *
+ * NB: the xchg instruction is implicitly locked, so we do not need
+ * a lock prefix here. 
  */
 INLINE_HEADER StgWord
 xchg(StgPtr p, StgWord w)
@@ -40,6 +43,20 @@ xchg(StgPtr p, StgWord w)
     return result;
 }
 
+/* 
+ * CMPXCHG - the single-word atomic compare-and-exchange instruction.  Used 
+ * in the STM implementation.
+ */
+INLINE_HEADER StgWord
+cas(StgVolatilePtr p, StgWord o, StgWord n)
+{
+    __asm__ __volatile__ (
+         "lock cmpxchg %3,%1"
+          :"=a"(o), "=m" (*(volatile unsigned int *)p) 
+          :"0" (o), "r" (n));
+    return o;
+}
+
 INLINE_HEADER StgInfoTable *
 lockClosure(StgClosure *p)
 {
index 6b65b0e..cf821dc 100644 (file)
@@ -8,60 +8,38 @@
 
   STM.h defines the C-level interface to the STM.  
 
-  The interface is designed so that all of the operations return
-  directly: if the specified StgTSO should block then the Haskell
-  scheduler's data structures are updated within the STM
-  implementation, rather than blocking the native thread.
+  The design follows that of the PPoPP 2005 paper "Composable memory
+  transactions" extended to include fine-grained locking of TVars.
 
-  This interface can be supported by many different implementations,
-  in particular it is left unspecified:
-
-   - Whether nested transactions are fully supported.
+  Three different implementations can be built.  In overview:
+  
+  STM_UNIPROC  -- no locking at all: not safe for concurrent invocations
  
-     A simple implementation would count the number of
-     stmStartTransaction operations that a thread invokes and only
-     attempt to really commit it to the heap when the corresponding
-     number of stmCommitTransaction calls have been made.  This
-     prevents enclosed transactions from being aborted without also
-     aborting all of the outer ones.  
+  STM_CG_LOCK  -- coarse-grained locking : a single mutex protects all
+                  TVars
  
-     The current implementation does support proper nesting.
-
-   - Whether stmWait and stmReWait are blocking.
-
-     A simple implementation would always return 'false' from these
-     operations, signalling that the calling thread should immediately
-     retry its transaction.
-
-     A fuller implementation would block the thread and return 'True'
-     when it is safe for the thread to block.
-
-     The current implementation does provide stmWait and stmReWait 
-     operations which can block the caller's TSO.
-
-   - Whether the transactional read, write, commit and validate
-     operations are blocking or non-blocking.
-
-     A simple implementation would use an internal lock to prevent
-     concurrent execution of any STM operations.  (This does not
-     prevent multiple threads having concurrent transactions, merely
-     the concurrent execution of say stmCommitTransaction by two
-     threads at the same time). 
+  STM_FG_LOCKS -- per-TVar exclusion : each TVar can be owned by at
+                  most one TRec at any time.  This allows dynamically
+                  non-conflicting transactions to commit in parallel.
+                  The implementation treats reads optimisitcally --
+                  extra versioning information is retained in the 
+                  saw_update_by field of the TVars so that they do not 
+                  need to be locked for reading.
 
-     A fuller implementation would offer obstruction-free or lock-free
-     progress guarantees, as in our OOPSLA 2003 paper.
+  STM.C contains more details about the locking schemes used.
 
-     The current implementation is lock-free for simple uncontended
-     operations, but uses an internal lock on SMP systems in some
-     cases.  This aims to provide good performance on uniprocessors:
-     it substantially streamlines the design, when compared with the
-     OOPSLA paper, and on a uniprocessor we can be sure that threads
-     are never pre-empted within STM operations.
 */
 
 #ifndef STM_H
 #define STM_H
 
+#ifdef SMP
+//#define STM_CG_LOCK
+#define STM_FG_LOCKS
+#else
+#define STM_UNIPROC
+#endif
+
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
@@ -86,7 +64,9 @@ extern void stmPreGCHook(void);
 
 /* Create and enter a new transaction context */
 
-extern StgTRecHeader *stmStartTransaction(StgTRecHeader *outer);
+extern StgTRecHeader *stmStartTransaction(StgRegTable *reg, StgTRecHeader *outer);
+extern StgTRecHeader *stmStartNestedTransaction(StgRegTable *reg, StgTRecHeader *outer
+);
 
 /*
  * Exit the current transaction context, abandoning any read/write
@@ -118,16 +98,36 @@ extern StgTRecHeader *stmGetEnclosingTRec(StgTRecHeader *trec);
 
 /*----------------------------------------------------------------------
 
-   Validate/commit/wait/rewait operations
-   --------------------------------------
+   Validation
+   ----------
+
+  Test whether the specified transaction record, and all those within which
+  it is nested, are still valid.
+
+  Note: the caller can assume that once stmValidateTransaction has
+  returned FALSE for a given trec then that transaction will never
+  again be valid -- we rely on this in Schedule.c when kicking invalid
+  threads at GC (in case they are stuck looping)
+*/
+
+extern StgBool stmValidateNestOfTransactions(StgTRecHeader *trec);
+
+/*----------------------------------------------------------------------
 
+   Commit/wait/rewait operations
+   -----------------------------
 
    These four operations return boolean results which should be interpreted
    as follows:
 
-   true  => The transaction context was definitely valid 
+   true  => The transaction record was definitely valid 
+
+   false => The transaction record may not have been valid
 
-   false => The transaction context may not have been valid
+   Note that, for nested operations, validity here is solely in terms
+   of the specified trec: it does not say whether those that it may be
+   nested are themselves valid.  Callers can check this with 
+   stmValidateNestOfTransactions.
 
    The user of the STM should ensure that it is always safe to assume that a
    transaction context is not valid when in fact it is (i.e. to return false in
@@ -152,23 +152,14 @@ extern StgTRecHeader *stmGetEnclosingTRec(StgTRecHeader *trec);
 */
 
 /*
- * Test whether the current transaction context is valid, i.e. whether
- * it is still possible for it to commit successfully.  Note: we assume that
- * once stmValidateTransaction has returned FALSE for a given transaction then
- * that transaction will never again be valid -- we rely on this in Schedule.c when
- * kicking invalid threads at GC (in case they are stuck looping)
- */
-
-extern StgBool stmValidateTransaction(StgTRecHeader *trec);
-
-/*
  * Test whether the current transaction context is valid and, if so,
  * commit its memory accesses to the heap.  stmCommitTransaction must
  * unblock any threads which are waiting on tvars that updates have
  * been committed to.
  */
 
-extern StgBool stmCommitTransaction(StgTRecHeader *trec);
+extern StgBool stmCommitTransaction(StgRegTable *reg, StgTRecHeader *trec);
+extern StgBool stmCommitNestedTransaction(StgRegTable *reg, StgTRecHeader *trec);
 
 /*
  * Test whether the current transaction context is valid and, if so,
@@ -177,7 +168,9 @@ extern StgBool stmCommitTransaction(StgTRecHeader *trec);
  * if the thread is already waiting.
  */
 
-extern StgBool stmWait(StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec);
+extern StgBool stmWait(StgRegTable *reg,
+                       StgTSO *tso, 
+                       StgTRecHeader *trec);
 
 /*
  * Test whether the current transaction context is valid and, if so,
@@ -189,16 +182,6 @@ extern StgBool stmWait(StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec);
 
 extern StgBool stmReWait(StgTSO *tso);
 
-/*
- * Merge the accesses made so far in the second trec into the first trec.
- * Note that the resulting trec is only intended to be used in wait operations.
- * This avoids defining what happens if "trec" and "other" contain conflicting
- * updates.
- */
-
-extern StgBool stmMergeForWaiting(StgTRecHeader *trec, StgTRecHeader *other);
-
-
 /*----------------------------------------------------------------------
 
    Data access operations
@@ -210,14 +193,16 @@ extern StgBool stmMergeForWaiting(StgTRecHeader *trec, StgTRecHeader *other);
  * thread's current transaction.
  */
 
-extern StgClosure *stmReadTVar(StgTRecHeader *trec, 
+extern StgClosure *stmReadTVar(StgRegTable *reg,
+                               StgTRecHeader *trec, 
                               StgTVar *tvar);
 
 /* Update the logical contents of 'tvar' within the context of the
  * thread's current transaction.
  */
 
-extern void stmWriteTVar(StgTRecHeader *trec,
+extern void stmWriteTVar(StgRegTable *reg,
+                         StgTRecHeader *trec,
                         StgTVar *tvar, 
                         StgClosure *new_value);
 
index ba2adb4..ac2f78e 100644 (file)
@@ -114,6 +114,7 @@ typedef void               StgVoid;
 typedef struct StgClosure_ StgClosure;
 typedef StgClosure*        StgClosurePtr;
 typedef StgWord*           StgPtr;           /* pointer into closure       */
+typedef StgWord volatile*  StgVolatilePtr;   /* pointer to volatile word   */
 typedef StgWord            StgOffset;        /* byte offset within closure */
                            
 typedef struct StgTSO_*    StgTSOPtr;
index b7ecda4..4602869 100644 (file)
@@ -241,6 +241,13 @@ main(int argc, char *argv[])
     field_offset(StgRegTable, rCurrentNursery);
     field_offset(StgRegTable, rHpAlloc);
 
+    // Needed for SMP builds
+    field_offset(StgRegTable, rmp_tmp_w);
+    field_offset(StgRegTable, rmp_tmp1);
+    field_offset(StgRegTable, rmp_tmp2);
+    field_offset(StgRegTable, rmp_result1);
+    field_offset(StgRegTable, rmp_result2);
+
     def_offset("stgGCEnter1", FUN_OFFSET(stgGCEnter1));
     def_offset("stgGCFun", FUN_OFFSET(stgGCFun));
 
@@ -370,6 +377,7 @@ main(int argc, char *argv[])
     closure_size(StgTVar);
     closure_field(StgTVar,current_value);
     closure_field(StgTVar,first_wait_queue_entry);
+    closure_field(StgTVar,last_update_by);
 
     closure_size(StgBCO);
     closure_field(StgBCO, instrs);
index 6192f6d..771af1f 100644 (file)
@@ -345,7 +345,7 @@ retry_pop_stack:
       W_ trec;
       W_ r;
       trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
-      r = foreign "C" stmValidateTransaction(trec "ptr");
+      r = foreign "C" stmValidateNestOfTransactions(trec "ptr");
       foreign "C" stmAbortTransaction(trec "ptr");
       StgTSO_trec(CurrentTSO) = NO_TREC;
       if (r) {
@@ -355,7 +355,7 @@ retry_pop_stack:
       } else {
         // Transaction was not valid: we retry the exception (otherwise continue
         // with a further call to raiseExceptionHelper)
-        "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(NO_TREC "ptr");
+        "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", NO_TREC "ptr");
         StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
         R1 = StgAtomicallyFrame_code(Sp);
         Sp_adj(-1);
index 791cc4c..db00d81 100644 (file)
@@ -2871,6 +2871,7 @@ scavenge(step *stp)
        evac_gen = 0;
        tvar->current_value = evacuate((StgClosure*)tvar->current_value);
        tvar->first_wait_queue_entry = (StgTVarWaitQueue *)evacuate((StgClosure*)tvar->first_wait_queue_entry);
+       tvar->last_update_by = (StgTRecHeader *)evacuate((StgClosure*)tvar->last_update_by);
        evac_gen = saved_evac_gen;
        failed_to_evac = rtsTrue; // mutable
        p += sizeofW(StgTVar);
@@ -3216,6 +3217,7 @@ linear_scan:
            evac_gen = 0;
            tvar->current_value = evacuate((StgClosure*)tvar->current_value);
            tvar->first_wait_queue_entry = (StgTVarWaitQueue *)evacuate((StgClosure*)tvar->first_wait_queue_entry);
+            tvar->last_update_by = (StgTRecHeader *)evacuate((StgClosure*)tvar->last_update_by);
            evac_gen = saved_evac_gen;
            failed_to_evac = rtsTrue; // mutable
            break;
@@ -3528,6 +3530,7 @@ scavenge_one(StgPtr p)
        evac_gen = 0;
        tvar->current_value = evacuate((StgClosure*)tvar->current_value);
        tvar->first_wait_queue_entry = (StgTVarWaitQueue *)evacuate((StgClosure*)tvar->first_wait_queue_entry);
+       tvar->last_update_by = (StgTRecHeader *)evacuate((StgClosure*)tvar->last_update_by);
        evac_gen = saved_evac_gen;
        failed_to_evac = rtsTrue; // mutable
        break;
index 43768c5..012235e 100644 (file)
@@ -675,6 +675,7 @@ thread_obj (StgInfoTable *info, StgPtr p)
         StgTVar *tvar = (StgTVar *)p;
        thread((StgPtr)&tvar->current_value);
        thread((StgPtr)&tvar->first_wait_queue_entry);
+       thread((StgPtr)&tvar->last_update_by);
        return p + sizeofW(StgTVar);
     }
     
index bf3aa6f..082cb01 100644 (file)
@@ -527,6 +527,7 @@ word64ToIntegerzh_fast
 
 /* ToDo: this is shockingly inefficient */
 
+#ifndef SMP
 section "bss" {
   mp_tmp1:
     bits8 [SIZEOF_MP_INT];
@@ -538,101 +539,120 @@ section "bss" {
 }
 
 section "bss" {
-  result1:
+  mp_result1:
     bits8 [SIZEOF_MP_INT];
 }
 
 section "bss" {
-  result2:
+  mp_result2:
     bits8 [SIZEOF_MP_INT];
 }
+#endif
 
-#define GMP_TAKE2_RET1(name,mp_fun)                    \
-name                                                   \
-{                                                      \
-  CInt s1, s2;                                         \
-  W_ d1, d2;                                           \
-                                                       \
-  /* call doYouWantToGC() */                           \
-  MAYBE_GC(R2_PTR & R4_PTR, name);                     \
-                                                       \
-  s1 = W_TO_INT(R1);                                   \
-  d1 = R2;                                             \
-  s2 = W_TO_INT(R3);                                   \
-  d2 = R4;                                             \
-                                                       \
-  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1) = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1)); \
-  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)  = (s1);                    \
-  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)            = BYTE_ARR_CTS(d1);         \
-  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp2) = W_TO_INT(StgArrWords_words(d2)); \
-  MP_INT__mp_size(mp_tmp2)  = (s2);                    \
-  MP_INT__mp_d(mp_tmp2)            = BYTE_ARR_CTS(d2);         \
-                                                       \
-  foreign "C" mpz_init(result1);                       \
-                                                       \
-  /* Perform the operation */                          \
-  foreign "C" mp_fun(result1,mp_tmp1,mp_tmp2);         \
-                                                       \
-  RET_NP(TO_W_(MP_INT__mp_size(result1)),              \
-         MP_INT__mp_d(result1) - SIZEOF_StgArrWords);  \
-}
-
-#define GMP_TAKE1_RET1(name,mp_fun)                            \
-name                                                           \
-{                                                              \
-  CInt s1;                                                     \
-  W_ d1;                                                       \
-                                                               \
-  /* call doYouWantToGC() */                                   \
-  MAYBE_GC(R2_PTR, name);                                      \
-                                                               \
-  d1 = R2;                                                     \
-  s1 = W_TO_INT(R1);                                           \
-                                                               \
-  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1));      \
-  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)     = (s1);                         \
-  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)                = BYTE_ARR_CTS(d1);             \
-                                                               \
-  foreign "C" mpz_init(result1);                               \
-                                                               \
-  /* Perform the operation */                                  \
-  foreign "C" mp_fun(result1,mp_tmp1);                         \
-                                                               \
-  RET_NP(TO_W_(MP_INT__mp_size(result1)),                      \
-         MP_INT__mp_d(result1) - SIZEOF_StgArrWords);          \
-}
+#ifdef SMP
+#define FETCH_MP_TEMP(X) \
+W_ X; \
+X = BaseReg + (OFFSET_StgRegTable_r ## X);
+#else
+#define FETCH_MP_TEMP(X) /* Nothing */
+#endif
 
-#define GMP_TAKE2_RET2(name,mp_fun)                            \
-name                                                           \
-{                                                              \
-  CInt s1, s2;                                                 \
-  W_ d1, d2;                                                   \
-                                                               \
-  /* call doYouWantToGC() */                                   \
-  MAYBE_GC(R2_PTR & R4_PTR, name);                             \
-                                                               \
-  s1 = W_TO_INT(R1);                                           \
-  d1 = R2;                                                     \
-  s2 = W_TO_INT(R3);                                           \
-  d2 = R4;                                                     \
-                                                               \
-  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1));      \
-  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)     = (s1);                         \
-  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)                = BYTE_ARR_CTS(d1);             \
-  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp2)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d2));      \
-  MP_INT__mp_size(mp_tmp2)     = (s2);                         \
-  MP_INT__mp_d(mp_tmp2)                = BYTE_ARR_CTS(d2);             \
-                                                               \
-  foreign "C" mpz_init(result1);                               \
-  foreign "C" mpz_init(result2);                               \
-                                                               \
-  /* Perform the operation */                                  \
-  foreign "C" mp_fun(result1,result2,mp_tmp1,mp_tmp2);         \
-                                                               \
-  RET_NPNP(TO_W_(MP_INT__mp_size(result1)),                    \
-           MP_INT__mp_d(result1) - SIZEOF_StgArrWords,         \
-          TO_W_(MP_INT__mp_size(result2)),                     \
-           MP_INT__mp_d(result2) - SIZEOF_StgArrWords);                \
+#define GMP_TAKE2_RET1(name,mp_fun)                                     \
+name                                                                    \
+{                                                                       \
+  CInt s1, s2;                                                          \
+  W_ d1, d2;                                                            \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_tmp1);                                               \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_tmp2);                                               \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_result1)                                             \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_result2);                                            \
+                                                                        \
+  /* call doYouWantToGC() */                                            \
+  MAYBE_GC(R2_PTR & R4_PTR, name);                                      \
+                                                                        \
+  s1 = W_TO_INT(R1);                                                    \
+  d1 = R2;                                                              \
+  s2 = W_TO_INT(R3);                                                    \
+  d2 = R4;                                                              \
+                                                                        \
+  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1) = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1));          \
+  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)  = (s1);                                     \
+  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)            = BYTE_ARR_CTS(d1);                         \
+  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp2) = W_TO_INT(StgArrWords_words(d2));          \
+  MP_INT__mp_size(mp_tmp2)  = (s2);                                     \
+  MP_INT__mp_d(mp_tmp2)            = BYTE_ARR_CTS(d2);                         \
+                                                                        \
+  foreign "C" mpz_init(mp_result1 "ptr");                               \
+                                                                        \
+  /* Perform the operation */                                           \
+  foreign "C" mp_fun(mp_result1 "ptr",mp_tmp1  "ptr",mp_tmp2  "ptr");   \
+                                                                        \
+  RET_NP(TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_result1)),                            \
+         MP_INT__mp_d(mp_result1) - SIZEOF_StgArrWords);                \
+}
+
+#define GMP_TAKE1_RET1(name,mp_fun)                                     \
+name                                                                    \
+{                                                                       \
+  CInt s1;                                                              \
+  W_ d1;                                                                \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_tmp1);                                               \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_result1)                                             \
+                                                                        \
+  /* call doYouWantToGC() */                                            \
+  MAYBE_GC(R2_PTR, name);                                               \
+                                                                        \
+  d1 = R2;                                                              \
+  s1 = W_TO_INT(R1);                                                    \
+                                                                        \
+  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1));      \
+  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)     = (s1);                                 \
+  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)                = BYTE_ARR_CTS(d1);                     \
+                                                                        \
+  foreign "C" mpz_init(mp_result1 "ptr");                               \
+                                                                        \
+  /* Perform the operation */                                           \
+  foreign "C" mp_fun(mp_result1 "ptr",mp_tmp1 "ptr");                   \
+                                                                        \
+  RET_NP(TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_result1)),                            \
+         MP_INT__mp_d(mp_result1) - SIZEOF_StgArrWords);                \
+}
+
+#define GMP_TAKE2_RET2(name,mp_fun)                                                     \
+name                                                                                    \
+{                                                                                       \
+  CInt s1, s2;                                                                          \
+  W_ d1, d2;                                                                            \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_tmp1);                                                               \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_tmp2);                                                               \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_result1)                                                             \
+  FETCH_MP_TEMP(mp_result2)                                                             \
+                                                                                        \
+  /* call doYouWantToGC() */                                                            \
+  MAYBE_GC(R2_PTR & R4_PTR, name);                                                      \
+                                                                                        \
+  s1 = W_TO_INT(R1);                                                                    \
+  d1 = R2;                                                                              \
+  s2 = W_TO_INT(R3);                                                                    \
+  d2 = R4;                                                                              \
+                                                                                        \
+  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp1)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d1));                      \
+  MP_INT__mp_size(mp_tmp1)     = (s1);                                                 \
+  MP_INT__mp_d(mp_tmp1)                = BYTE_ARR_CTS(d1);                                     \
+  MP_INT__mp_alloc(mp_tmp2)    = W_TO_INT(StgArrWords_words(d2));                      \
+  MP_INT__mp_size(mp_tmp2)     = (s2);                                                 \
+  MP_INT__mp_d(mp_tmp2)                = BYTE_ARR_CTS(d2);                                     \
+                                                                                        \
+  foreign "C" mpz_init(mp_result1 "ptr");                                               \
+  foreign "C" mpz_init(mp_result2 "ptr");                                               \
+                                                                                        \
+  /* Perform the operation */                                                           \
+  foreign "C" mp_fun(mp_result1 "ptr",mp_result2 "ptr",mp_tmp1 "ptr",mp_tmp2 "ptr");    \
+                                                                                        \
+  RET_NPNP(TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_result1)),                                          \
+           MP_INT__mp_d(mp_result1) - SIZEOF_StgArrWords,                               \
+          TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_result2)),                                          \
+           MP_INT__mp_d(mp_result2) - SIZEOF_StgArrWords);                              \
 }
 
 GMP_TAKE2_RET1(plusIntegerzh_fast,     mpz_add)
@@ -650,17 +670,20 @@ GMP_TAKE1_RET1(complementIntegerzh_fast, mpz_com)
 GMP_TAKE2_RET2(quotRemIntegerzh_fast, mpz_tdiv_qr)
 GMP_TAKE2_RET2(divModIntegerzh_fast,  mpz_fdiv_qr)
 
+#ifndef SMP
 section "bss" {
-  aa:  W_; // NB. aa is really an mp_limb_t
+  mp_tmp_w:  W_; // NB. mp_tmp_w is really an here mp_limb_t
 }
+#endif
 
 gcdIntzh_fast
 {
     /* R1 = the first Int#; R2 = the second Int# */
     W_ r; 
+    FETCH_MP_TEMP(mp_tmp_w);
 
-    W_[aa] = R1;
-    r = foreign "C" mpn_gcd_1(aa, 1, R2);
+    W_[mp_tmp_w] = R1;
+    r = foreign "C" mpn_gcd_1(mp_tmp_w "ptr", 1, R2);
 
     R1 = r;
     /* Result parked in R1, return via info-pointer at TOS */
@@ -806,14 +829,12 @@ integer2Wordzh_fast
   jump %ENTRY_CODE(Sp(0));
 }
 
-section "bss" {
-  exponent:  W_;
-}
-
 decodeFloatzh_fast
 { 
     W_ p;
     F_ arg;
+    FETCH_MP_TEMP(mp_tmp1);
+    FETCH_MP_TEMP(mp_tmp_w);
     
     /* arguments: F1 = Float# */
     arg = F1;
@@ -828,10 +849,10 @@ decodeFloatzh_fast
     MP_INT__mp_d(mp_tmp1) = BYTE_ARR_CTS(p);
     
     /* Perform the operation */
-    foreign "C" __decodeFloat(mp_tmp1,exponent,arg);
+    foreign "C" __decodeFloat(mp_tmp1 "ptr",mp_tmp_w "ptr" ,arg);
     
     /* returns: (Int# (expn), Int#, ByteArray#) */
-    RET_NNP(W_[exponent], TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_tmp1)), p);
+    RET_NNP(W_[mp_tmp_w], TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_tmp1)), p);
 }
 
 #define DOUBLE_MANTISSA_SIZE SIZEOF_DOUBLE
@@ -841,6 +862,8 @@ decodeDoublezh_fast
 { 
     D_ arg;
     W_ p;
+    FETCH_MP_TEMP(mp_tmp1);
+    FETCH_MP_TEMP(mp_tmp_w);
 
     /* arguments: D1 = Double# */
     arg = D1;
@@ -855,10 +878,10 @@ decodeDoublezh_fast
     MP_INT__mp_d(mp_tmp1) = BYTE_ARR_CTS(p);
 
     /* Perform the operation */
-    foreign "C" __decodeDouble(mp_tmp1,exponent,arg);
+    foreign "C" __decodeDouble(mp_tmp1 "ptr", mp_tmp_w "ptr",arg);
     
     /* returns: (Int# (expn), Int#, ByteArray#) */
-    RET_NNP(W_[exponent], TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_tmp1)), p);
+    RET_NNP(W_[mp_tmp_w], TO_W_(MP_INT__mp_size(mp_tmp1)), p);
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -969,7 +992,7 @@ INFO_TABLE_RET(stg_catch_retry_frame,
    frame = Sp;
    trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
    "ptr" outer = foreign "C" stmGetEnclosingTRec(trec "ptr");
-   r = foreign "C" stmCommitTransaction(trec "ptr");
+   r = foreign "C" stmCommitNestedTransaction(BaseReg "ptr", trec "ptr");
    if (r) {
      /* Succeeded (either first branch or second branch) */
      StgTSO_trec(CurrentTSO) = outer;
@@ -979,7 +1002,7 @@ INFO_TABLE_RET(stg_catch_retry_frame,
    } else {
      /* Did not commit: retry */
      W_ new_trec;
-     "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(outer "ptr");
+     "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", outer "ptr");
      StgTSO_trec(CurrentTSO) = new_trec;
      if (StgCatchRetryFrame_running_alt_code(frame)) {
        R1 = StgCatchRetryFrame_alt_code(frame);
@@ -1049,7 +1072,7 @@ INFO_TABLE_RET(stg_atomically_frame,
        jump stg_block_noregs;
      } else {
        /* Previous attempt is no longer valid: try again */
-       "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(NO_TREC "ptr");
+       "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", NO_TREC "ptr");
        StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
        StgAtomicallyFrame_waiting(frame) = 0 :: CInt; /* false; */
        R1 = StgAtomicallyFrame_code(frame);
@@ -1058,7 +1081,7 @@ INFO_TABLE_RET(stg_atomically_frame,
      }
    } else {
      /* The TSO is not currently waiting: try to commit the transaction */
-     valid = foreign "C" stmCommitTransaction(trec "ptr");
+     valid = foreign "C" stmCommitTransaction(BaseReg "ptr", trec "ptr");
      if (valid) {
        /* Transaction was valid: commit succeeded */
        StgTSO_trec(CurrentTSO) = NO_TREC;
@@ -1067,7 +1090,7 @@ INFO_TABLE_RET(stg_atomically_frame,
        jump %ENTRY_CODE(Sp(SP_OFF));
      } else {
        /* Transaction was not valid: try again */
-       "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(NO_TREC "ptr");
+       "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", NO_TREC "ptr");
        StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
        R1 = StgAtomicallyFrame_code(frame);
        Sp_adj(-1);
@@ -1142,6 +1165,9 @@ atomicallyzh_fast
   W_ old_trec;
   W_ new_trec;
   
+  // stmStartTransaction may allocate
+  MAYBE_GC (R1_PTR, atomicallyzh_fast); 
+
   /* Args: R1 = m :: STM a */
   STK_CHK_GEN(SIZEOF_StgAtomicallyFrame + WDS(1), R1_PTR, atomicallyzh_fast);
 
@@ -1155,7 +1181,7 @@ atomicallyzh_fast
 
   /* Start the memory transcation */
   old_trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
-  "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(old_trec "ptr");
+  "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", old_trec "ptr");
   StgTSO_trec(CurrentTSO) = new_trec;
 
   /* Apply R1 to the realworld token */
@@ -1191,13 +1217,16 @@ catchRetryzh_fast
   W_ new_trec;
   W_ trec;
 
+  // stmStartTransaction may allocate
+  MAYBE_GC (R1_PTR & R2_PTR, catchRetryzh_fast); 
+
   /* Args: R1 :: STM a */
   /* Args: R2 :: STM a */
   STK_CHK_GEN(SIZEOF_StgCatchRetryFrame + WDS(1), R1_PTR & R2_PTR, catchRetryzh_fast);
 
   /* Start a nested transaction within which to run the first code */
   trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
-  "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(trec "ptr");
+  "ptr" new_trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", trec "ptr");
   StgTSO_trec(CurrentTSO) = new_trec;
 
   /* Set up the catch-retry frame */
@@ -1240,7 +1269,7 @@ retry_pop_stack:
     ASSERT(outer != NO_TREC);
     if (!StgCatchRetryFrame_running_alt_code(frame)) {
       // Retry in the first code: try the alternative
-      "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(outer "ptr");
+      "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", outer "ptr");
       StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
       StgCatchRetryFrame_running_alt_code(frame) = 1 :: CInt; // true;
       R1 = StgCatchRetryFrame_alt_code(frame);
@@ -1250,9 +1279,9 @@ retry_pop_stack:
       // Retry in the alternative code: propagate
       W_ other_trec;
       other_trec = StgCatchRetryFrame_first_code_trec(frame);
-      r = foreign "C" stmMergeForWaiting(trec "ptr", other_trec "ptr");
+      r = foreign "C" stmCommitNestedTransaction(BaseReg "ptr", other_trec "ptr");
       if (r) {
-        r = foreign "C" stmCommitTransaction(trec "ptr");
+        r = foreign "C" stmCommitNestedTransaction(BaseReg "ptr", trec "ptr");
       }
       if (r) {
         // Merge between siblings succeeded: commit it back to enclosing transaction
@@ -1262,7 +1291,7 @@ retry_pop_stack:
         goto retry_pop_stack;
       } else {
         // Merge failed: we musn't propagate the retry.  Try both paths again.
-        "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(outer "ptr");
+        "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", outer "ptr");
         StgCatchRetryFrame_first_code_trec(frame) = trec;
         StgCatchRetryFrame_running_alt_code(frame) = 0 :: CInt; // false;
         StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
@@ -1276,7 +1305,7 @@ retry_pop_stack:
   // We've reached the ATOMICALLY_FRAME: attempt to wait 
   ASSERT(frame_type == ATOMICALLY_FRAME);
   ASSERT(outer == NO_TREC);
-  r = foreign "C" stmWait(CurrentTSO "ptr", trec "ptr");
+  r = foreign "C" stmWait(BaseReg "ptr", CurrentTSO "ptr", trec "ptr");
   if (r) {
     // Transaction was valid: stmWait put us on the TVars' queues, we now block
     StgAtomicallyFrame_waiting(frame) = 1 :: CInt; // true
@@ -1288,7 +1317,7 @@ retry_pop_stack:
     jump stg_block_noregs;
   } else {
     // Transaction was not valid: retry immediately
-    "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(outer "ptr");
+    "ptr" trec = foreign "C" stmStartTransaction(BaseReg "ptr", outer "ptr");
     StgTSO_trec(CurrentTSO) = trec;
     R1 = StgAtomicallyFrame_code(frame);
     Sp = frame;
@@ -1301,6 +1330,7 @@ retry_pop_stack:
 newTVarzh_fast
 {
   W_ tv;
+  W_ trec;
 
   /* Args: R1 = initialisation value */
 
@@ -1309,6 +1339,12 @@ newTVarzh_fast
   SET_HDR(tv,stg_TVAR_info,W_[CCCS]);
   StgTVar_current_value(tv) = R1;
   StgTVar_first_wait_queue_entry(tv) = stg_END_STM_WAIT_QUEUE_closure;
+#if defined(SMP)
+  trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
+  StgTVar_last_update_by(tv) = trec;
+#else
+  StgTVar_last_update_by(tv) = NO_TREC;
+#endif
     
   RET_P(tv);
 }
@@ -1325,7 +1361,7 @@ readTVarzh_fast
   MAYBE_GC (R1_PTR, readTVarzh_fast); // Call to stmReadTVar may allocate
   trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
   tvar = R1;
-  "ptr" result = foreign "C" stmReadTVar(trec "ptr", tvar "ptr");
+  "ptr" result = foreign "C" stmReadTVar(BaseReg "ptr", trec "ptr", tvar "ptr");
 
   RET_P(result);
 }
@@ -1344,7 +1380,7 @@ writeTVarzh_fast
   trec = StgTSO_trec(CurrentTSO);
   tvar = R1;
   new_value = R2;
-  foreign "C" stmWriteTVar(trec "ptr", tvar "ptr", new_value "ptr");
+  foreign "C" stmWriteTVar(BaseReg "ptr", trec "ptr", tvar "ptr", new_value "ptr");
 
   jump %ENTRY_CODE(Sp(0));
 }
index d4ae643..2be5c69 100644 (file)
@@ -1,39 +1,85 @@
 /* -----------------------------------------------------------------------------
  *
- * (c) The GHC Team 1998-2004
+ * (c) The GHC Team 1998-2005
  * 
  * STM implementation.
  *
- * This implementation is designed for a many-threads, few-CPUs case.  This leads
- * to a number of design choices:
+ * Overview
+ * --------
  *
- *  - We use a simple design which does not aim to be lock-free -- SMP builds use
- *    a mutex to protect all the TVars and STM datastructures, non-SMP builds 
- *    do not require any locking.  The goal is to make fast-path uncontended 
- *    operations fast because, with few CPUs, contention betwen operations on the 
- *    STM interface is expected rarely.
+ * See the PPoPP 2005 paper "Composable memory transactions".  In summary, 
+ * each transcation has a TRec (transaction record) holding entries for each of the
+ * TVars (transactional variables) that it has accessed.  Each entry records
+ * (a) the TVar, (b) the expected value seen in the TVar, (c) the new value that
+ * the transaction wants to write to the TVar, (d) during commit, the identity of
+ * the TRec that wrote the expected value.  
  *
- *  - Each thread is responsible for adding/removing itself to/from the queues
- *    associated with tvars.  This reduces the work that is necessary when a
- *    large number of threads are waiting on a single tvar and where the update
- *    to that tvar is really only releasing a single thread.
+ * Separate TRecs are used for each level in a nest of transactions.  This allows
+ * a nested transaction to be aborted without condemning its enclosing transactions.
+ * This is needed in the implementation of catchRetry.  Note that the "expected value"
+ * in a nested transaction's TRec is the value expected to be *held in memory* if
+ * the transaction commits -- not the "new value" stored in one of the enclosing
+ * transactions.  This means that validation can be done without searching through
+ * a nest of TRecs.
  *
- * Ideas for future experimentation:
+ * Concurrency control
+ * -------------------
  *
- *  - Read/write operations here involve a linear search of the trec.  Consider
- *    adding a cache to map tvars to existing entries in the trec.
+ * Three different concurrency control schemes can be built according to the settings
+ * in STM.h:
+ * 
+ * STM_UNIPROC assumes that the caller serialises invocations on the STM interface.
+ * In the Haskell RTS this means it is suitable only for non-SMP builds.
+ *
+ * STM_CG_LOCK uses coarse-grained locking -- a single 'stm lock' is acquired during
+ * an invocation on the STM interface.  Note that this does not mean that 
+ * transactions are simply serialized -- the lock is only held *within* the 
+ * implementation of stmCommitTransaction, stmWait etc.
+ *
+ * STM_FG_LOCKS uses fine-grained locking -- locking is done on a per-TVar basis
+ * and, when committing a transaction, no locks are acquired for TVars that have
+ * been read but not updated.
+ *
+ * Concurrency control is implemented in the functions:
+ *
+ *    lock_stm
+ *    unlock_stm
+ *    lock_tvar / cond_lock_tvar
+ *    unlock_tvar
+ *
+ * The choice between STM_UNIPROC / STM_CG_LOCK / STM_FG_LOCKS affects the 
+ * implementation of these functions.  
+ *
+ * lock_stm & unlock_stm are straightforward : they acquire a simple spin-lock
+ * using STM_CG_LOCK, and otherwise they are no-ops.
  *
- *  - Consider whether to defer unparking more than one thread.  On a uniprocessor
- *    the deferment could be made until a thread switch from the first thread
- *    released in the hope that it restores the location to a value on which
- *    other threads were waiting.  That would avoid a stampede on e.g. multiple
- *    threads blocked reading from a single-cell shared buffer.
+ * lock_tvar / cond_lock_tvar and unlock_tvar are more complex because they 
+ * have other effects (present in STM_UNIPROC and STM_CG_LOCK builds) as well
+ * as the actual business of maniupultaing a lock (present only in STM_FG_LOCKS
+ * builds).  This is because locking a TVar is implemented by writing the lock
+ * holder's TRec into the TVar's current_value field:
  *
- *  - Consider whether to provide a link from a StgTVarWaitQueue to the TRecEntry
- *    associated with the waiter.  This would allow unpark_waiters_on to be
- *    more selective and avoid unparking threads whose expected value for that 
- *    tvar co-incides with the value now stored there.  Does this happen often?
- *    
+ *   lock_tvar - lock a specified TVar (STM_FG_LOCKS only), returning the value 
+ *               it contained.
+ *
+ *   cond_lock_tvar - lock a specified TVar (STM_FG_LOCKS only) if it 
+ *               contains a specified value.  Return TRUE if this succeeds,
+ *               FALSE otherwise.
+ *
+ *   unlock_tvar - release the lock on a specified TVar (STM_FG_LOCKS only),
+ *               storing a specified value in place of the lock entry.
+ *
+ * Using these operations, the typcial pattern of a commit/validate/wait operation
+ * is to (a) lock the STM, (b) lock all the TVars being updated, (c) check that 
+ * the TVars that were only read from still contain their expected values, 
+ * (d) release the locks on the TVars, writing updates to them in the case of a 
+ * commit, (e) unlock the STM.
+ *
+ * Queues of waiting threads hang off the first_wait_queue_entry field of each
+ * TVar.  This may only be manipulated when holding that TVar's lock.  In
+ * particular, when a thread is putting itself to sleep, it mustn't release
+ * the TVar's lock until it has added itself to the wait queue and marked its
+ * TSO as BlockedOnSTM -- this makes sure that other threads will know to wake it.
  *
  * ---------------------------------------------------------------------------*/
 
 #include "RtsFlags.h"
 #include "RtsUtils.h"
 #include "Schedule.h"
+#include "SMP.h"
 #include "STM.h"
 #include "Storage.h"
 
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 
+#define TRUE 1
 #define FALSE 0
-#define TRUE  1
+
+// ACQ_ASSERT is used for assertions which are only required for SMP builds with
+// fine-grained locking. 
+
+#if defined(STM_FG_LOCKS)
+#define ACQ_ASSERT(_X) ASSERT(_X)
+#define NACQ_ASSERT(_X) /*Nothing*/
+#else
+#define ACQ_ASSERT(_X) /*Nothing*/
+#define NACQ_ASSERT(_X) ASSERT(_X)
+#endif
+
+/*......................................................................*/
+
+// If SHAKE is defined then validation will sometime spuriously fail.  They helps test
+// unusualy code paths if genuine contention is rare
 
 #if defined(DEBUG)
 #define SHAKE
 #define TRACE(_x...) /*Nothing*/
 #endif
 
-// If SHAKE is defined then validation will sometime spuriously fail.  They helps test
-// unusualy code paths if genuine contention is rare
-
 #ifdef SHAKE
 static const int do_shake = TRUE;
 #else
 static const int do_shake = FALSE;
 #endif
 static int shake_ctr = 0;
-
-/*......................................................................*/
+static int shake_lim = 1;
 
 static int shake(void) {
   if (do_shake) {
-    if (((shake_ctr++) % 47) == 0) {
+    if (((shake_ctr++) % shake_lim) == 0) {
+      shake_ctr = 1;
+      shake_lim ++;
       return TRUE;
     } 
     return FALSE;
@@ -86,88 +147,170 @@ static int shake(void) {
 // Helper macros for iterating over entries within a transaction
 // record
 
-#define FOR_EACH_ENTRY(_t,_x,CODE) do {                \
-  StgTRecHeader *__t = (_t);                   \
-  StgTRecChunk *__c = __t -> current_chunk;            \
-  StgWord __limit = __c -> next_entry_idx;             \
-  TRACE("trec=%p chunk=%p limit=%ld\n", __t, __c, __limit); \
-  while (__c != END_STM_CHUNK_LIST) {          \
-    StgWord __i;                                  \
-    for (__i = 0; __i < __limit; __i ++) {             \
-      TRecEntry *_x = &(__c -> entries[__i]);  \
-      do { CODE } while (0);                   \
-    }                                          \
-    __c = __c -> prev_chunk;                   \
-    __limit = TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES;          \
-  }                                            \
- exit_for_each:                                 \
-  if (FALSE) goto exit_for_each;                \
+#define FOR_EACH_ENTRY(_t,_x,CODE) do {                                         \
+  StgTRecHeader *__t = (_t);                                                    \
+  StgTRecChunk *__c = __t -> current_chunk;                                     \
+  StgWord __limit = __c -> next_entry_idx;                                      \
+  TRACE("%p : FOR_EACH_ENTRY, current_chunk=%p limit=%ld\n", __t, __c, __limit); \
+  while (__c != END_STM_CHUNK_LIST) {                                           \
+    StgWord __i;                                                                \
+    for (__i = 0; __i < __limit; __i ++) {                                      \
+      TRecEntry *_x = &(__c -> entries[__i]);                                   \
+      do { CODE } while (0);                                                    \
+    }                                                                           \
+    __c = __c -> prev_chunk;                                                    \
+    __limit = TREC_CHUNK_NUM_ENTRIES;                                           \
+  }                                                                             \
+ exit_for_each:                                                                 \
+  if (FALSE) goto exit_for_each;                                                \
 } while (0)
 
 #define BREAK_FOR_EACH goto exit_for_each
      
 /*......................................................................*/
 
-// Private cache of must-be-unreachable trec headers and chunks
+#if defined(STM_UNIPROC)
+static const StgBool use_read_phase = FALSE;
 
-static StgTRecHeader *cached_trec_headers = NO_TREC;
-static StgTRecChunk *cached_trec_chunks = END_STM_CHUNK_LIST;
-static StgTVarWaitQueue *cached_tvar_wait_queues = END_STM_WAIT_QUEUE;
+static void lock_stm(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : lock_stm()\n", trec);
+}
 
-static void recycle_tvar_wait_queue(StgTVarWaitQueue *q STG_UNUSED) {
-#if 0
-  if (shake()) {
-    TRACE("Shake: not re-using wait queue %p\n", q);
-    return;
+static void unlock_stm(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : unlock_stm()\n", trec);
+}
+
+static StgClosure *lock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED, 
+                             StgTVar *s STG_UNUSED) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : lock_tvar(%p)\n", trec, s);
+  result = s -> current_value;
+  return result;
+}
+
+static void unlock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED,
+                        StgTVar *s STG_UNUSED,
+                        StgClosure *c,
+                        StgBool force_update) {
+  TRACE("%p : unlock_tvar(%p)\n", trec, s);
+  if (force_update) {
+    s -> current_value = c;
   }
+}
 
-  q -> next_queue_entry = cached_tvar_wait_queues;
-  cached_tvar_wait_queues = q;
+static StgBool cond_lock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED, 
+                              StgTVar *s STG_UNUSED,
+                              StgClosure *expected) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : cond_lock_tvar(%p, %p)\n", trec, s, expected);
+  result = s -> current_value;
+  TRACE("%p : %d\n", (result == expected) ? "success" : "failure");
+  return (result == expected);
+}
 #endif
+
+#if defined(STM_CG_LOCK) /*........................................*/
+
+static const StgBool use_read_phase = FALSE;
+static volatile StgTRecHeader *smp_locked = NULL;
+
+static void lock_stm(StgTRecHeader *trec) {
+  while (cas(&smp_locked, NULL, trec) != NULL) { }
+  TRACE("%p : lock_stm()\n", trec);
 }
 
-static void recycle_closures_from_trec (StgTRecHeader *t STG_UNUSED) {
-#if 0
-  if (shake()) {
-    TRACE("Shake: not re-using closures from %p\n", t);
-    return;
-  }
+static void unlock_stm(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : unlock_stm()\n", trec);
+  ASSERT (smp_locked == trec);
+  smp_locked = 0;
+}
 
-  t -> enclosing_trec = cached_trec_headers;
-  cached_trec_headers = t;
-  t -> enclosing_trec = NO_TREC;
+static StgClosure *lock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED, 
+                             StgTVar *s STG_UNUSED) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : lock_tvar(%p)\n", trec, s);
+  ASSERT (smp_locked == trec);
+  result = s -> current_value;
+  return result;
+}
 
-  while (t -> current_chunk != END_STM_CHUNK_LIST) {
-    StgTRecChunk *c = t -> current_chunk;
-    t -> current_chunk = c -> prev_chunk;
-    c -> prev_chunk = cached_trec_chunks;
-    cached_trec_chunks = c;
+static void *unlock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED,
+                         StgTVar *s STG_UNUSED,
+                         StgClosure *c,
+                         StgBool force_update) {
+  TRACE("%p : unlock_tvar(%p, %p)\n", trec, s, c);
+  ASSERT (smp_locked == trec);
+  if (force_update) {
+    s -> current_value = c;
   }
+}
+
+static StgBool cond_lock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED, 
+                               StgTVar *s STG_UNUSED,
+                               StgClosure *expected) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : cond_lock_tvar(%p, %p)\n", trec, s, expected);
+  ASSERT (smp_locked == trec);
+  result = s -> current_value;
+  TRACE("%p : %d\n", result ? "success" : "failure");
+  return (result == expected);
+}
 #endif
+
+#if defined(STM_FG_LOCKS) /*...................................*/
+
+static const StgBool use_read_phase = TRUE;
+
+static void lock_stm(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : lock_stm()\n", trec);
 }
 
-/*......................................................................*/
+static void unlock_stm(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : unlock_stm()\n", trec);
+}
 
-// Helper functions for managing internal STM state.  This lock is only held
-// for a 'short' time, in the sense that it is never held when any of the 
-// external functions returns.
+static StgClosure *lock_tvar(StgTRecHeader *trec, 
+                             StgTVar *s STG_UNUSED) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : lock_tvar(%p)\n", trec, s);
+  do {
+    do {
+      result = s -> current_value;
+    } while (GET_INFO(result) == &stg_TREC_HEADER_info);
+  } while (cas(&(s -> current_value), result, trec) != result);
+  return result;
+}
 
-static void lock_stm(void) {
-  // Nothing
+static void unlock_tvar(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED,
+                        StgTVar *s,
+                        StgClosure *c,
+                        StgBool force_update STG_UNUSED) {
+  TRACE("%p : unlock_tvar(%p, %p)\n", trec, s, c);
+  ASSERT(s -> current_value == trec);
+  s -> current_value = c;
 }
 
-static void unlock_stm(void) {
-  // Nothing
+static StgBool cond_lock_tvar(StgTRecHeader *trec, 
+                              StgTVar *s,
+                              StgClosure *expected) {
+  StgClosure *result;
+  TRACE("%p : cond_lock_tvar(%p, %p)\n", trec, s, expected);
+  result = cas(&(s -> current_value), expected, trec);
+  TRACE("%p : %s\n", trec, result ? "success" : "failure");
+  return (result == expected);
 }
+#endif
 
 /*......................................................................*/
 
 // Helper functions for thread blocking and unblocking
 
 static void park_tso(StgTSO *tso) {
+  ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
   ASSERT(tso -> why_blocked == NotBlocked);
   tso -> why_blocked = BlockedOnSTM;
   tso -> block_info.closure = (StgClosure *) END_TSO_QUEUE;
+  RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
   TRACE("park_tso on tso=%p\n", tso);
 }
 
@@ -177,8 +320,10 @@ static void unpark_tso(StgTSO *tso) {
   // if it decides to do so when it is scheduled.
   if (tso -> why_blocked == BlockedOnSTM) {
     TRACE("unpark_tso on tso=%p\n", tso);
+    ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
     tso -> why_blocked = NotBlocked;
     PUSH_ON_RUN_QUEUE(tso);
+    RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
   } else {
     TRACE("spurious unpark_tso on tso=%p\n", tso);
   }
@@ -198,57 +343,41 @@ static void unpark_waiters_on(StgTVar *s) {
 
 // Helper functions for allocation and initialization
 
-static StgTVarWaitQueue *new_stg_tvar_wait_queue(StgTSO *waiting_tso) {
+static StgTVarWaitQueue *new_stg_tvar_wait_queue(StgRegTable *reg,
+                                                 StgTSO *waiting_tso) {
   StgTVarWaitQueue *result;
-  if (cached_tvar_wait_queues != END_STM_WAIT_QUEUE) {
-    result = cached_tvar_wait_queues;
-    cached_tvar_wait_queues = result -> next_queue_entry;
-  } else {
-    result = (StgTVarWaitQueue *)allocate(sizeofW(StgTVarWaitQueue));
-    SET_HDR (result, &stg_TVAR_WAIT_QUEUE_info, CCS_SYSTEM);
-  }
+  result = (StgTVarWaitQueue *)allocateLocal(reg, sizeofW(StgTVarWaitQueue));
+  SET_HDR (result, &stg_TVAR_WAIT_QUEUE_info, CCS_SYSTEM);
   result -> waiting_tso = waiting_tso;
   return result;
 }
 
-static StgTRecChunk *new_stg_trec_chunk(void) {
+static StgTRecChunk *new_stg_trec_chunk(StgRegTable *reg) {
   StgTRecChunk *result;
-  if (cached_trec_chunks != END_STM_CHUNK_LIST) {
-    result = cached_trec_chunks;
-    cached_trec_chunks = result -> prev_chunk;
-  } else {
-    result = (StgTRecChunk *)allocate(sizeofW(StgTRecChunk));
-    SET_HDR (result, &stg_TREC_CHUNK_info, CCS_SYSTEM);
-  }
+  result = (StgTRecChunk *)allocateLocal(reg, sizeofW(StgTRecChunk));
+  SET_HDR (result, &stg_TREC_CHUNK_info, CCS_SYSTEM);
   result -> prev_chunk = END_STM_CHUNK_LIST;
   result -> next_entry_idx = 0;
-  TRACE("prev from %p is %p\n", result, result -> prev_chunk);
   return result;
 }
 
-static StgTRecHeader *new_stg_trec_header(StgTRecHeader *enclosing_trec) {
+static StgTRecHeader *new_stg_trec_header(StgRegTable *reg,
+                                          StgTRecHeader *enclosing_trec) {
   StgTRecHeader *result;
-  if (cached_trec_headers != NO_TREC) {
-    result = cached_trec_headers;
-    cached_trec_headers = result -> enclosing_trec;
-  } else {
-    result = (StgTRecHeader *) allocate(sizeofW(StgTRecHeader));
-    SET_HDR (result, &stg_TREC_HEADER_info, CCS_SYSTEM);
-  }
+  result = (StgTRecHeader *) allocateLocal(reg, sizeofW(StgTRecHeader));
+  SET_HDR (result, &stg_TREC_HEADER_info, CCS_SYSTEM);
+
   result -> enclosing_trec = enclosing_trec;
-  result -> current_chunk = new_stg_trec_chunk();
+  result -> current_chunk = new_stg_trec_chunk(reg);
 
   if (enclosing_trec == NO_TREC) {
     result -> state = TREC_ACTIVE;
   } else {
     ASSERT(enclosing_trec -> state == TREC_ACTIVE ||
-           enclosing_trec -> state == TREC_MUST_ABORT ||
-           enclosing_trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT);
+           enclosing_trec -> state == TREC_CONDEMNED);
     result -> state = enclosing_trec -> state;
   }
 
-  TRACE("new_stg_trec_header creating %p nidx=%ld chunk=%p enclosing_trec=%p state=%d\n",
-        result, result->current_chunk->next_entry_idx, result -> current_chunk, enclosing_trec, result->state);
   return result;  
 }
 
@@ -256,19 +385,25 @@ static StgTRecHeader *new_stg_trec_header(StgTRecHeader *enclosing_trec) {
 
 // Helper functions for managing waiting lists
 
-static void start_tso_waiting_on_trec(StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec) {
+static void build_wait_queue_entries_for_trec(StgRegTable *reg,
+                                      StgTSO *tso, 
+                                      StgTRecHeader *trec) {
   ASSERT(trec != NO_TREC);
   ASSERT(trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
-  ASSERT(trec -> state == TREC_ACTIVE || trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT);
+  ASSERT(trec -> state == TREC_ACTIVE);
+
+  TRACE("%p : build_wait_queue_entries_for_trec()\n", trec);
+
   FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
     StgTVar *s;
     StgTVarWaitQueue *q;
     StgTVarWaitQueue *fq;
     s = e -> tvar;
-    TRACE("Adding tso=%p to wait queue for tvar=%p\n", tso, s);
-    ASSERT(s -> current_value == e -> expected_value);
+    TRACE("%p : adding tso=%p to wait queue for tvar=%p\n", trec, tso, s);
+    ACQ_ASSERT(s -> current_value == trec);
+    NACQ_ASSERT(s -> current_value == e -> expected_value);
     fq = s -> first_wait_queue_entry;
-    q = new_stg_tvar_wait_queue(tso);
+    q = new_stg_tvar_wait_queue(reg, tso);
     q -> next_queue_entry = fq;
     q -> prev_queue_entry = END_STM_WAIT_QUEUE;
     if (fq != END_STM_WAIT_QUEUE) {
@@ -279,23 +414,26 @@ static void start_tso_waiting_on_trec(StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec) {
   });
 }
 
-static void stop_tsos_waiting_on_trec(StgTRecHeader *trec) {
+static void remove_wait_queue_entries_for_trec(StgTRecHeader *trec) {
   ASSERT(trec != NO_TREC);
   ASSERT(trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
   ASSERT(trec -> state == TREC_WAITING ||
-         trec -> state == TREC_MUST_ABORT);
-  TRACE("stop_tsos_waiting in state=%d\n", trec -> state);
+         trec -> state == TREC_CONDEMNED);
+
+  TRACE("%p : remove_wait_queue_entries_for_trec()\n", trec);
+
   FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
     StgTVar *s;
     StgTVarWaitQueue *pq;
     StgTVarWaitQueue *nq;
     StgTVarWaitQueue *q;
     s = e -> tvar;
+    StgClosure *saw = lock_tvar(trec, s);
     q = (StgTVarWaitQueue *) (e -> new_value);
-    TRACE("Removing tso=%p from wait queue for tvar=%p\n", q -> waiting_tso, s);
+    TRACE("%p : removing tso=%p from wait queue for tvar=%p\n", trec, q -> waiting_tso, s);
+    ACQ_ASSERT(s -> current_value == trec);
     nq = q -> next_queue_entry;
     pq = q -> prev_queue_entry;
-    TRACE("pq=%p nq=%p q=%p\n", pq, nq, q);
     if (nq != END_STM_WAIT_QUEUE) {
       nq -> prev_queue_entry = pq;
     }
@@ -305,13 +443,14 @@ static void stop_tsos_waiting_on_trec(StgTRecHeader *trec) {
       ASSERT (s -> first_wait_queue_entry == q);
       s -> first_wait_queue_entry = nq;
     }
-    recycle_tvar_wait_queue(q);
+    unlock_tvar(trec, s, saw, FALSE);
   });
 }
  
 /*......................................................................*/
  
-static TRecEntry *get_new_entry(StgTRecHeader *t) {
+static TRecEntry *get_new_entry(StgRegTable *reg,
+                                StgTRecHeader *t) {
   TRecEntry *result;
   StgTRecChunk *c;
   int i;
@@ -327,7 +466,7 @@ static TRecEntry *get_new_entry(StgTRecHeader *t) {
   } else {
     // Current chunk is full: allocate a fresh one
     StgTRecChunk *nc;
-    nc = new_stg_trec_chunk();
+    nc = new_stg_trec_chunk(reg);
     nc -> prev_chunk = c;
     nc -> next_entry_idx = 1;
     t -> current_chunk = nc;
@@ -339,11 +478,11 @@ static TRecEntry *get_new_entry(StgTRecHeader *t) {
 
 /*......................................................................*/
 
-static void merge_update_into(StgTRecHeader *t,
+static void merge_update_into(StgRegTable *reg,
+                              StgTRecHeader *t,
                               StgTVar *tvar,
                               StgClosure *expected_value,
-                              StgClosure *new_value,
-                              int merging_sibling) {
+                              StgClosure *new_value) {
   int found;
   
   // Look for an entry in this trec
@@ -353,23 +492,12 @@ static void merge_update_into(StgTRecHeader *t,
     s = e -> tvar;
     if (s == tvar) {
       found = TRUE;
-      if (merging_sibling) {
-        if (e -> expected_value != expected_value) {
-          // Must abort if the two entries start from different values
-          TRACE("Siblings inconsistent at %p (%p vs %p)\n", 
-                tvar, e -> expected_value, expected_value);
-          t -> state = TREC_MUST_ABORT;
-        } else if (e -> new_value != new_value) {
-          // Cannot commit if the two entries lead to different values (wait still OK)
-          TRACE("Siblings trying conflicting writes to %p (%p vs %p)\n", 
-                tvar, e -> new_value, new_value);
-          t -> state = TREC_CANNOT_COMMIT;
-        }
-      } else {
-        // Otherwise merging child back into parent
-        ASSERT (e -> new_value == expected_value);
-      }
-      TRACE("        trec=%p exp=%p new=%p\n", t, e->expected_value, e->new_value);
+      if (e -> expected_value != expected_value) {
+        // Must abort if the two entries start from different values
+        TRACE("%p : entries inconsistent at %p (%p vs %p)\n", 
+              t, tvar, e -> expected_value, expected_value);
+        t -> state = TREC_CONDEMNED;
+      } 
       e -> new_value = new_value;
       BREAK_FOR_EACH;
     }
@@ -378,7 +506,7 @@ static void merge_update_into(StgTRecHeader *t,
   if (!found) {
     // No entry so far in this trec
     TRecEntry *ne;
-    ne = get_new_entry(t);
+    ne = get_new_entry(reg, t);
     ne -> tvar = tvar;
     ne -> expected_value = expected_value;
     ne -> new_value = new_value;
@@ -387,311 +515,392 @@ static void merge_update_into(StgTRecHeader *t,
 
 /*......................................................................*/
 
-static StgClosure *read_current_value_seen_from(StgTRecHeader *t,
-                                                StgTVar *tvar) {
-  int found;
-  StgClosure *result = NULL;
+static StgBool entry_is_update(TRecEntry *e) {
+  StgBool result;
+  result = (e -> expected_value != e -> new_value);
+  return result;
+} 
 
-  // Look for any relevent trec entries
-  found = FALSE;
-  while (t != NO_TREC) {
-    FOR_EACH_ENTRY(t, e, {
+static StgBool entry_is_read_only(TRecEntry *e) {
+  StgBool result;
+  result = (e -> expected_value == e -> new_value);
+  return result;
+} 
+
+static StgBool tvar_is_locked(StgTVar *s, StgTRecHeader *h) {
+  StgClosure *c;
+  StgBool result;
+  c = s -> current_value;
+  result = (c == (StgClosure *) h);
+  return result;  
+}
+
+// revert_ownership : release a lock on a TVar, storing back
+// the value that it held when the lock was acquired.  "revert_all"
+// is set in stmWait and stmReWait when we acquired locks on all of 
+// the TVars involved.  "revert_all" is not set in commit operations
+// where we don't lock TVars that have been read from but not updated.
+
+static void revert_ownership(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED,
+                             StgBool revert_all STG_UNUSED) {
+#if defined(STM_FG_LOCKS) 
+  FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
+    if (revert_all || entry_is_update(e)) {
       StgTVar *s;
       s = e -> tvar;
-      if (s == tvar) {
-        found = TRUE;
-        result = e -> new_value;
-        BREAK_FOR_EACH;
+      if (tvar_is_locked(s, trec)) {
+        unlock_tvar(trec, s, e -> expected_value, TRUE);
       }
-    });
-    if (found) break;
-    t = t -> enclosing_trec;
-  }
-
-  if (!found) {
-    // Value not yet held in a trec
-    result = tvar -> current_value;
-  }
-
-  return result;
+    }
+  });
+#endif
 }
+
 /*......................................................................*/
 
-static int transaction_is_valid (StgTRecHeader *t) {
-  StgTRecHeader *et;
-  int result;
+// validate_and_acquire_ownership : this performs the twin functions
+// of checking that the TVars referred to by entries in trec hold the
+// expected values and:
+// 
+//   - locking the TVar (on updated TVars during commit, or all TVars
+//     during wait)
+//
+//   - recording the identity of the TRec who wrote the value seen in the
+//     TVar (on non-updated TVars during commit).  These values are 
+//     stashed in the TRec entries and are then checked in check_read_only
+//     to ensure that an atomic snapshot of all of these locations has been
+//     seen.
+
+static StgBool validate_and_acquire_ownership (StgTRecHeader *trec, 
+                                               int acquire_all,
+                                               int retain_ownership) {
+  StgBool result;
 
   if (shake()) {
-    TRACE("Shake: pretending transaction trec=%p is invalid when it may not be\n", t);
+    TRACE("%p : shake, pretending trec is invalid when it may not be\n", trec);
     return FALSE;
   }
 
-  et = t -> enclosing_trec;
-  ASSERT ((t -> state == TREC_ACTIVE) || 
-         (t -> state == TREC_WAITING) ||
-         (t -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-          (t -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
-  result = !((t -> state) == TREC_MUST_ABORT);
+  ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
+         (trec -> state == TREC_WAITING) ||
+         (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
+  result = !((trec -> state) == TREC_CONDEMNED);
   if (result) {
-    FOR_EACH_ENTRY(t, e, {
+    FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
       StgTVar *s;
       s = e -> tvar;
-      if (e -> expected_value != read_current_value_seen_from(et, s)) {
-       result = FALSE;
-       BREAK_FOR_EACH;
+      if (acquire_all || entry_is_update(e)) {
+        TRACE("%p : trying to acquire %p\n", trec, s);
+        if (!cond_lock_tvar(trec, s, e -> expected_value)) {
+          TRACE("%p : failed to acquire %p\n", trec, s);
+          result = FALSE;
+          BREAK_FOR_EACH;
+        }
+      } else {
+        TRACE("%p : will need to check %p\n", trec, s);
+        if (s -> current_value != e -> expected_value) {
+          TRACE("%p : doesn't match\n", trec);
+          result = FALSE;
+          BREAK_FOR_EACH;
+        }
+        e -> saw_update_by = s -> last_update_by;
+        if (s -> current_value != e -> expected_value) {
+          TRACE("%p : doesn't match (race)\n", trec);
+          result = FALSE;
+          BREAK_FOR_EACH;
+        } else {
+          TRACE("%p : need to check update by %p\n", trec, e -> saw_update_by);
+        }
       }
     });
   }
+
+  if ((!result) || (!retain_ownership)) {
+    revert_ownership(trec, acquire_all);
+  }
+  
   return result;
 }
 
-/************************************************************************/
+// check_read_only : check that we've seen an atomic snapshot of the
+// non-updated TVars accessed by a trec.  This checks that the last TRec to
+// commit an update to the TVar is unchanged since the value was stashed in
+// validate_and_acquire_ownership.  If no udpate is seen to any TVar than
+// all of them contained their expected values at the start of the call to
+// check_read_only.
+//
+// The paper "Concurrent programming without locks" (under submission), or
+// Keir Fraser's PhD dissertation "Practical lock-free programming" discuss
+// this kind of algorithm.
 
-/* 
- * External functions below this point are repsonsible for:
- *
- * - acquiring/releasing the STM lock 
- *
- * - all updates to the trec status field
- *  ASSERT(t != NO_TREC);
+static StgBool check_read_only(StgTRecHeader *trec) {
+  StgBool result = TRUE;
+
+  FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
+    StgTVar *s;
+    s = e -> tvar;
+    if (entry_is_read_only(e)) {
+      TRACE("%p : check_read_only for TVar %p, saw %p\n", trec, s, e -> saw_update_by);
+      if (s -> last_update_by != e -> saw_update_by) {
+        // ||s -> current_value != e -> expected_value) {
+        TRACE("%p : mismatch\n", trec);
+        result = FALSE;
+        BREAK_FOR_EACH;
+      }
+    }
+  });
+
+  return result;
+}
 
- * By convention we increment entry_count when starting a new
- * transaction and we decrement it at the point where we can discard
- * the contents of the trec when exiting the outermost transaction.
- * This means that stmWait and stmRewait decrement the count whenever
- * they return FALSE (they do so exactly once for each transaction
- * that doesn't remain blocked forever).
- */
 
 /************************************************************************/
 
 void stmPreGCHook() {
+  lock_stm(NO_TREC);
   TRACE("stmPreGCHook\n");
-  cached_trec_headers = NO_TREC;
-  cached_trec_chunks = END_STM_CHUNK_LIST;
-  cached_tvar_wait_queues = END_STM_WAIT_QUEUE;
+  unlock_stm(NO_TREC);
 }
 
 /************************************************************************/
 
 void initSTM() {
   TRACE("initSTM, NO_TREC=%p\n", NO_TREC);
-  /* Nothing */
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgTRecHeader *stmStartTransaction(StgTRecHeader *outer) {
+StgTRecHeader *stmStartTransaction(StgRegTable *reg,
+                                   StgTRecHeader *outer) {
   StgTRecHeader *t;
-  TRACE("stmStartTransaction current-trec=%p\n", outer);
-  t = new_stg_trec_header(outer);
-  TRACE("stmStartTransaction new-trec=%p\n", t);
+  TRACE("%p : stmStartTransaction\n", outer);
+  t = new_stg_trec_header(reg, outer);
+  TRACE("%p : stmStartTransaction()=%p\n", outer, t);
   return t;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
 void stmAbortTransaction(StgTRecHeader *trec) {
-  TRACE("stmAbortTransaction trec=%p\n", trec);
+  TRACE("%p : stmAbortTransaction\n", trec);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
   ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-          (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
           (trec -> state == TREC_WAITING) ||
-          (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
+          (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
+
+  lock_stm(trec);
   if (trec -> state == TREC_WAITING) {
     ASSERT (trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
-    TRACE("stmAbortTransaction aborting waiting transaction\n");
-    stop_tsos_waiting_on_trec(trec);
+    TRACE("%p : stmAbortTransaction aborting waiting transaction\n", trec);
+    remove_wait_queue_entries_for_trec(trec);
   } 
   trec -> state = TREC_ABORTED;
+  unlock_stm(trec);
 
-  // Outcome now reflected by status field; no need for log
-  recycle_closures_from_trec(trec);
-
-  TRACE("stmAbortTransaction trec=%p done\n", trec);
+  TRACE("%p : stmAbortTransaction done\n", trec);
 }
 
 /*......................................................................*/
 
 void stmCondemnTransaction(StgTRecHeader *trec) {
-  TRACE("stmCondemnTransaction trec=%p\n", trec);
+  TRACE("%p : stmCondemnTransaction\n", trec);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
   ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-          (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
           (trec -> state == TREC_WAITING) ||
-          (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
+          (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
 
+  lock_stm(trec);
   if (trec -> state == TREC_WAITING) {
     ASSERT (trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
-    TRACE("stmCondemnTransaction condemning waiting transaction\n");
-    stop_tsos_waiting_on_trec(trec);
+    TRACE("%p : stmCondemnTransaction condemning waiting transaction\n", trec);
+    remove_wait_queue_entries_for_trec(trec);
   } 
+  trec -> state = TREC_CONDEMNED;
+  unlock_stm(trec);
 
-  trec -> state = TREC_MUST_ABORT;
-
-  TRACE("stmCondemnTransaction trec=%p done\n", trec);
+  TRACE("%p : stmCondemnTransaction done\n", trec);
 }
 
 /*......................................................................*/
 
 StgTRecHeader *stmGetEnclosingTRec(StgTRecHeader *trec) {
   StgTRecHeader *outer;
-  TRACE("stmGetEnclosingTRec trec=%p\n", trec);
+  TRACE("%p : stmGetEnclosingTRec\n", trec);
   outer = trec -> enclosing_trec;
-  TRACE("stmGetEnclosingTRec outer=%p\n", outer);
+  TRACE("%p : stmGetEnclosingTRec()=%p\n", trec, outer);
   return outer;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgBool stmValidateTransaction(StgTRecHeader *trec) {
-  int result;
-  TRACE("stmValidateTransaction trec=%p\n", trec);
+StgBool stmValidateNestOfTransactions(StgTRecHeader *trec) {
+  StgTRecHeader *t;
+  StgBool result;
+
+  TRACE("%p : stmValidateNestOfTransactions\n", trec);
   ASSERT(trec != NO_TREC);
   ASSERT((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-         (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-         (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT) ||
-         (trec -> state == TREC_WAITING));
+         (trec -> state == TREC_WAITING) ||
+         (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
+
+  lock_stm(trec);
 
-  lock_stm();
-  result = transaction_is_valid(trec);
+  t = trec;
+  result = TRUE;
+  while (t != NO_TREC) {
+    result &= validate_and_acquire_ownership(t, TRUE, FALSE);
+    t = t -> enclosing_trec;
+  }
 
   if (!result && trec -> state != TREC_WAITING) {
-    trec -> state = TREC_MUST_ABORT; 
+    trec -> state = TREC_CONDEMNED; 
   }
 
-  unlock_stm();
+  unlock_stm(trec);
 
-  TRACE("stmValidateTransaction trec=%p result=%d\n", trec, result);
+  TRACE("%p : stmValidateNestOfTransactions()=%d\n", trec, result);
   return result;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgBool stmCommitTransaction(StgTRecHeader *trec) {
-  StgTRecHeader *et;
+StgBool stmCommitTransaction(StgRegTable *reg STG_UNUSED, StgTRecHeader *trec) {
   int result;
-  TRACE("stmCommitTransaction trec=%p trec->enclosing_trec=%p\n", trec, trec->enclosing_trec);
+  TRACE("%p : stmCommitTransaction()\n", trec);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
+  ASSERT (trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
   ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-          (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-          (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
+          (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
 
-  lock_stm();
-  result = transaction_is_valid(trec);
+  lock_stm(trec);
+  result = validate_and_acquire_ownership(trec, (!use_read_phase), TRUE);
   if (result) {
-    et = trec -> enclosing_trec;
-    if (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT && et == NO_TREC) {
-      TRACE("Cannot commit trec=%p at top level\n", trec);
-      trec -> state = TREC_MUST_ABORT;
-      result = FALSE;
-    } else {
-      if (et == NO_TREC) {
-        TRACE("Non-nesting commit, NO_TREC=%p\n", NO_TREC);
-      } else {
-        TRACE("Nested commit into %p, NO_TREC=%p\n", et, NO_TREC);
-      }
+    // We now know that all the updated locations hold their expected values.
+    ASSERT (trec -> state == TREC_ACTIVE);
+
+    if (use_read_phase) {
+      TRACE("%p : doing read check\n", trec);
+      result = check_read_only(trec);
+    }
+    
+    if (result) {
+      // We now know that all of the read-only locations held their exepcted values
+      // at the end of the call to validate_and_acquire_ownership.  This forms the
+      // linearization point of the commit.
       
+      TRACE("%p : read-check succeeded\n", trec);
       FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
         StgTVar *s;
         s = e -> tvar;
-        if (et == NO_TREC) {
-          s -> current_value = e -> new_value;
+        if (e -> new_value != e -> expected_value) {
+          // Entry is an update: write the value back to the TVar, unlocking it if
+          // necessary.
+
+          ACQ_ASSERT(tvar_is_locked(s, trec));
+          TRACE("%p : writing %p to %p, waking waiters\n", trec, e -> new_value, s);
           unpark_waiters_on(s);
-        } else {
-          merge_update_into(et, s, e -> expected_value, e -> new_value, FALSE);
-        }
+          s -> last_update_by = trec;
+          unlock_tvar(trec, s, e -> new_value, TRUE);
+        } 
+        ACQ_ASSERT(!tvar_is_locked(s, trec));
       });
-
-
-      if (trec->state == TREC_CANNOT_COMMIT && et -> state == TREC_ACTIVE) {
-        TRACE("Propagating TREC_CANNOT_COMMIT into %p\n", et);
-        et -> state = TREC_CANNOT_COMMIT;
-      }
+    } else {
+      revert_ownership(trec, FALSE);
     }
   } 
 
-  // Outcome now reflected by status field; no need for log
-  recycle_closures_from_trec(trec);
-  
-  unlock_stm();
+  unlock_stm(trec);
 
-  TRACE("stmCommitTransaction trec=%p result=%d\n", trec, result);
+  TRACE("%p : stmCommitTransaction()=%d\n", trec, result);
 
   return result;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgBool stmMergeForWaiting(StgTRecHeader *trec, StgTRecHeader *other) {
+StgBool stmCommitNestedTransaction(StgRegTable *reg, StgTRecHeader *trec) {
+  StgTRecHeader *et;
   int result;
-  TRACE("stmMergeForWaiting trec=%p (%d) other=%p (%d)\n", trec, trec -> state, other, other->state);
-  ASSERT(trec != NO_TREC);
-  ASSERT(other != NO_TREC);
-  ASSERT((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-         (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-         (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
-  ASSERT((other -> state == TREC_ACTIVE) || 
-         (other -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-         (other -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
-
-  lock_stm();
-  result = (transaction_is_valid(trec));
-  TRACE("stmMergeForWaiting initial result=%d\n", result);
+  ASSERT (trec != NO_TREC && trec -> enclosing_trec != NO_TREC);
+  TRACE("%p : stmCommitNestedTransaction() into %p\n", trec, trec -> enclosing_trec);
+  ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
+
+  lock_stm(trec);
+
+  et = trec -> enclosing_trec;
+  result = validate_and_acquire_ownership(trec, FALSE, TRUE);
   if (result) {
-    result = transaction_is_valid(other);
-    TRACE("stmMergeForWaiting after both result=%d\n", result);
+    // We now know that all the updated locations hold their expected values.
+
+    if (use_read_phase) {
+      TRACE("%p : doing read check\n", trec);
+      result = check_read_only(trec);
+    }
     if (result) {
-      // Individually the two transactions may be valid.  Now copy entries from
-      // "other" into "trec".  This may cause "trec" to become invalid if it
-      // contains an update that conflicts with one from "other"
-      FOR_EACH_ENTRY(other, e, {
-        StgTVar *s = e -> tvar;
-        TRACE("Merging trec=%p exp=%p new=%p\n", other, e->expected_value, e->new_value);
-        merge_update_into(trec, s, e-> expected_value, e -> new_value, TRUE);
-      });
-      result = (trec -> state != TREC_MUST_ABORT);
-    } 
-  }
+      // We now know that all of the read-only locations held their exepcted values
+      // at the end of the call to validate_and_acquire_ownership.  This forms the
+      // linearization point of the commit.
+
+      if (result) {
+        TRACE("%p : read-check succeeded\n", trec);
+        FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
+          // Merge each entry into the enclosing transaction record, release all
+          // locks.
+
+          StgTVar *s;
+          s = e -> tvar;
+          if (entry_is_update(e)) {
+            unlock_tvar(trec, s, e -> expected_value, FALSE);
+          }
+          merge_update_into(reg, et, s, e -> expected_value, e -> new_value);
+          ACQ_ASSERT(s -> current_value != trec);
+        });
+      } else {
+        revert_ownership(trec, FALSE);
+      }
+    }
+  } 
 
-  if (!result) {
-    trec -> state = TREC_MUST_ABORT;
-  }
+  unlock_stm(trec);
 
-  unlock_stm();
+  TRACE("%p : stmCommitNestedTransaction()=%d\n", trec, result);
 
-  TRACE("stmMergeForWaiting result=%d\n", result);
   return result;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgBool stmWait(StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec) {
+StgBool stmWait(StgRegTable *reg, StgTSO *tso, StgTRecHeader *trec) {
   int result;
-  TRACE("stmWait tso=%p trec=%p\n", tso, trec);
+  TRACE("%p : stmWait(%p)\n", trec, tso);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
   ASSERT (trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
   ASSERT ((trec -> state == TREC_ACTIVE) || 
-          (trec -> state == TREC_MUST_ABORT) ||
-          (trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT));
+          (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
 
-  lock_stm();
-  result = transaction_is_valid(trec);
+  lock_stm(trec);
+  result = validate_and_acquire_ownership(trec, TRUE, TRUE);
   if (result) {
     // The transaction is valid so far so we can actually start waiting.
     // (Otherwise the transaction was not valid and the thread will have to
     // retry it).
-    start_tso_waiting_on_trec(tso, trec);
+
+    // Put ourselves to sleep.  We retain locks on all the TVars involved
+    // until we are sound asleep : (a) on the wait queues, (b) BlockedOnSTM
+    // in the TSO, (c) TREC_WAITING in the Trec.  
+    build_wait_queue_entries_for_trec(reg, tso, trec);
     park_tso(tso);
     trec -> state = TREC_WAITING;
-  }  else {
-    // Outcome now reflected by status field; no need for log
-    recycle_closures_from_trec(trec);
-  }
-  unlock_stm();
 
-  TRACE("stmWait trec=%p result=%d\n", trec, result);
+    // As soon as we start releasing ownership, another thread may find us 
+    // and wake us up.  This may happen even before we have finished 
+    // releasing ownership.
+    revert_ownership(trec, TRUE);
+  }  
+
+  unlock_stm(trec);
+
+  TRACE("%p : stmWait(%p)=%d\n", trec, tso, result);
   return result;
 }
 
@@ -701,150 +910,153 @@ StgBool stmReWait(StgTSO *tso) {
   int result;
   StgTRecHeader *trec = tso->trec;
 
-  TRACE("stmReWait trec=%p\n", trec);
+  TRACE("%p : stmReWait\n", trec);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
   ASSERT (trec -> enclosing_trec == NO_TREC);
   ASSERT ((trec -> state == TREC_WAITING) || 
-          (trec -> state == TREC_MUST_ABORT));
+          (trec -> state == TREC_CONDEMNED));
 
-  lock_stm();
-  result = transaction_is_valid(trec);
-  TRACE("stmReWait trec=%p result=%d\n", trec, result);
+  lock_stm(trec);
+  result = validate_and_acquire_ownership(trec, TRUE, TRUE);
+  TRACE("%p : validation %s\n", trec, result ? "succeeded" : "failed");
   if (result) {
     // The transaction remains valid -- do nothing because it is already on
     // the wait queues
     ASSERT (trec -> state == TREC_WAITING);
     park_tso(tso);
+    revert_ownership(trec, TRUE);
   } else {
     // The transcation has become invalid.  We can now remove it from the wait
     // queues.
-    if (trec -> state != TREC_MUST_ABORT) {
-         stop_tsos_waiting_on_trec (trec);
-
-         // Outcome now reflected by status field; no need for log
-         recycle_closures_from_trec(trec);
+    if (trec -> state != TREC_CONDEMNED) {
+      remove_wait_queue_entries_for_trec (trec);
     }
 
   }
-  unlock_stm();
+  unlock_stm(trec);
 
-  TRACE("stmReWait trec=%p result=%d\n", trec, result);
+  TRACE("%p : stmReWait()=%d\n", trec, result);
   return result;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-StgClosure *stmReadTVar(StgTRecHeader *trec, 
-                       StgTVar *tvar) {
-  StgTRecHeader *et;
-  StgClosure *result = NULL; // Suppress unassignment warning
-  int found = FALSE;
-  TRecEntry *ne = NULL;
-
-  TRACE("stmReadTVar trec=%p tvar=%p\n", trec, tvar);
-  ASSERT (trec != NO_TREC);
-  ASSERT (trec -> state == TREC_ACTIVE || 
-          trec -> state == TREC_MUST_ABORT ||
-          trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT);
+static TRecEntry *get_entry_for(StgTRecHeader *trec, StgTVar *tvar, StgTRecHeader **in) {
+  TRecEntry *result = NULL;
 
-  lock_stm();
-  found = FALSE;
+  TRACE("%p : get_entry_for TVar %p\n", trec, tvar);
+  ASSERT(trec != NO_TREC);
 
-  // Look for an existing entry in our trec or in an enclosing trec
-  et = trec;
-  while (et != NO_TREC) {
-    FOR_EACH_ENTRY(et, e, {
-      TRACE("testing e=%p\n", e);
+  do {
+    FOR_EACH_ENTRY(trec, e, {
       if (e -> tvar == tvar) {
-        found = TRUE;
-        result = e -> new_value;
+        result = e;
+        if (in != NULL) {
+          *in = trec;
+        }
         BREAK_FOR_EACH;
       }
     });
-    if (found) break;
-    et = et -> enclosing_trec;
-  }
+    trec = trec -> enclosing_trec;
+  } while (result == NULL && trec != NO_TREC);
 
-  if (found && et != trec) {
-    // Entry found in another trec
-    ASSERT (result != NULL);
-    TRACE("duplicating entry\n");
-    ne = get_new_entry(trec);
-    ne -> tvar = tvar;
-    ne -> expected_value = result;
-    ne -> new_value = result;
-  } else if (!found) {
-    // No entry found
-    ASSERT (result == NULL);
-    TRACE("need new entry\n");
-    ne = get_new_entry(trec);
-    TRACE("got ne=%p\n", ne);
+  return result;    
+}
+
+static StgClosure *read_current_value(StgTRecHeader *trec STG_UNUSED, StgTVar *tvar) {
+  StgClosure *result;
+  result = tvar -> current_value;
+
+#if defined(STM_FG_LOCKS)
+  while (GET_INFO(result) == &stg_TREC_HEADER_info) {
+    TRACE("%p : read_current_value(%p) saw %p\n", trec, tvar, result);
     result = tvar -> current_value;
-    ne -> tvar = tvar;
-    ne -> expected_value = result;
-    ne -> new_value = result;
   }
+#endif
 
-  unlock_stm();
-  ASSERT (result != NULL);
-  TRACE("stmReadTVar trec=%p result=%p\n", trec, result);
+  TRACE("%p : read_current_value(%p)=%p\n", trec, tvar, result);
+  return result;
+}
 
+/*......................................................................*/
+
+StgClosure *stmReadTVar(StgRegTable *reg,
+                        StgTRecHeader *trec, 
+                       StgTVar *tvar) {
+  StgTRecHeader *entry_in;
+  StgClosure *result = NULL;
+  TRecEntry *entry = NULL;
+  TRACE("%p : stmReadTVar(%p)\n", trec, tvar);
+  ASSERT (trec != NO_TREC);
+  ASSERT (trec -> state == TREC_ACTIVE || 
+          trec -> state == TREC_CONDEMNED);
+
+  entry = get_entry_for(trec, tvar, &entry_in);
+
+  if (entry != NULL) {
+    if (entry_in == trec) {
+      // Entry found in our trec
+      result = entry -> new_value;
+    } else {
+      // Entry found in another trec
+      TRecEntry *new_entry = get_new_entry(reg, trec);
+      new_entry -> tvar = tvar;
+      new_entry -> expected_value = entry -> expected_value;
+      new_entry -> new_value = entry -> new_value;
+      result = new_entry -> new_value;
+    } 
+  } else {
+    // No entry found
+    StgClosure *current_value = read_current_value(trec, tvar);
+    TRecEntry *new_entry = get_new_entry(reg, trec);
+    new_entry -> tvar = tvar;
+    new_entry -> expected_value = current_value;
+    new_entry -> new_value = current_value;
+    result = current_value;
+  }
+
+  TRACE("%p : stmReadTVar(%p)=%p\n", trec, tvar, result);
   return result;
 }
 
 /*......................................................................*/
 
-void stmWriteTVar(StgTRecHeader *trec,
+void stmWriteTVar(StgRegTable *reg,
+                  StgTRecHeader *trec,
                  StgTVar *tvar, 
                  StgClosure *new_value) {
-  StgTRecHeader *et;
-  TRecEntry *ne;
+
+  StgTRecHeader *entry_in;
   TRecEntry *entry = NULL;
-  int found;
-  TRACE("stmWriteTVar trec=%p tvar=%p new_value=%p\n", trec, tvar, new_value);
+  TRACE("%p : stmWriteTVar(%p, %p)\n", trec, tvar, new_value);
   ASSERT (trec != NO_TREC);
   ASSERT (trec -> state == TREC_ACTIVE || 
-          trec -> state == TREC_MUST_ABORT ||
-          trec -> state == TREC_CANNOT_COMMIT);
-
-  lock_stm();
-  found = FALSE;
+          trec -> state == TREC_CONDEMNED);
 
-  // Look for an existing entry in our trec or in an enclosing trec
-  et = trec;
-  while (et != NO_TREC) {
-    FOR_EACH_ENTRY(et, e, {
-      if (e -> tvar == tvar) {
-        found = TRUE;
-        entry = e;
-        BREAK_FOR_EACH;
-      }
-    });
-    if (found) break;
-    et = et -> enclosing_trec;
-  }
+  entry = get_entry_for(trec, tvar, &entry_in);
 
-  if (found && et == trec) {
-    // Entry found in our trec
-    entry -> new_value = new_value;
-  } else if (found) {
-    // Entry found in another trec
-    ne = get_new_entry(trec);
-    ne -> tvar = tvar;
-    ne -> expected_value = entry -> new_value;
-    ne -> new_value = new_value;
+  if (entry != NULL) {
+    if (entry_in == trec) {
+      // Entry found in our trec
+      entry -> new_value = new_value;
+    } else {
+      // Entry found in another trec
+      TRecEntry *new_entry = get_new_entry(reg, trec);
+      new_entry -> tvar = tvar;
+      new_entry -> expected_value = entry -> expected_value;
+      new_entry -> new_value = new_value;
+    } 
   } else {
     // No entry found
-    ne = get_new_entry(trec);
-    ne -> tvar = tvar;
-    ne -> expected_value = tvar -> current_value;
-    ne -> new_value = new_value;
+    StgClosure *current_value = read_current_value(trec, tvar);
+    TRecEntry *new_entry = get_new_entry(reg, trec);
+    new_entry -> tvar = tvar;
+    new_entry -> expected_value = current_value;
+    new_entry -> new_value = new_value;
   }
 
-  unlock_stm();
-  TRACE("stmWriteTVar trec=%p done\n", trec);
+  TRACE("%p : stmWriteTVar done\n", trec);
 }
 
-
 /*......................................................................*/
 
index e646679..8a21d7b 100644 (file)
@@ -1927,7 +1927,7 @@ scheduleDoGC( rtsBool force_major )
      */
     for (t = all_threads; t != END_TSO_QUEUE; t = t -> link) {
        if (t -> what_next != ThreadRelocated && t -> trec != NO_TREC && t -> why_blocked == NotBlocked) {
-           if (!stmValidateTransaction (t -> trec)) {
+           if (!stmValidateNestOfTransactions (t -> trec)) {
                IF_DEBUG(stm, sched_belch("trec %p found wasting its time", t));
                
                // strip the stack back to the ATOMICALLY_FRAME, aborting