doc: Update proc.h documentation.
[bertos.git] / bertos / kern / proc.h
index 6a4aff8be5dc8ff9eb9284de283ff75eb15cd159..b396a2c9a94d256d4a8fbcfd70f8959992a1cc5b 100644 (file)
  * Copyright 1999, 2000, 2001, 2008 Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  * -->
  *
- * \brief Process scheduler (public interface).
+ * \brief BeRTOS Kernel core (Process scheduler).
  *
  * \version $Id$
  * \author Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
+ *
+ * $WIZ$ module_name = "kernel"
+ * $WIZ$ module_configuration = "bertos/cfg/cfg_proc.h"
+ * $WIZ$ module_depends = "switch_ctx", "coop"
+ * $WIZ$ module_supports = "not atmega103"
  */
+
 #ifndef KERN_PROC_H
 #define KERN_PROC_H
 
-#include "cfg/cfg_kern.h"
+#include "cfg/cfg_proc.h"
+#include "cfg/cfg_monitor.h"
+
 #include <cfg/compiler.h>
 
 #if CONFIG_KERN_PREEMPT
        #include <cfg/debug.h> // ASSERT()
 #endif
 
-#include <cpu/types.h> // cpustack_t
+#include <cpu/types.h> // cpu_stack_t
+#include <cpu/frame.h> // CPU_SAVED_REGS_CNT
 
 /*
  * Forward declaration. The definition of struct Process is private to the
  */
 struct Process;
 
-/* Task scheduling services */
+/**
+ * Initialize the process subsystem (kernel).
+ * It must be called before using any process related function.
+ */
 void proc_init(void);
-struct Process *proc_new_with_name(const char* name, void (*entry)(void), iptr_t data, size_t stacksize, cpustack_t *stack);
+
+/**
+ * Create a new named process and schedules it for execution.
+ *
+ * When defining the stacksize take into account that you may want at least:
+ * \li save all the registers for each nested function call;
+ * \li have memory for the struct Process, which is positioned at the bottom
+ * of the stack;
+ * \li have some memory for temporary variables inside called functions.
+ *
+ * The value given by CONFIG_KERN_MINSTACKSIZE is rather safe to use in the first place.
+ *
+ * \note The function
+ * \code
+ * proc_new(entry, data, stacksize, stack)
+ * \endcode
+ * is a more convenient way to create a process, as you don't have to specify
+ * the name.
+ *
+ * \param name Name of the process (currently unused).
+ * \param entry Function that the process will execute.
+ * \param data Pointer to user data.
+ * \param stacksize Length of the stack.
+ * \param stack Pointer to the memory area to be used as a stack.
+ */
+struct Process *proc_new_with_name(const char *name, void (*entry)(void), iptr_t data, size_t stacksize, cpu_stack_t *stack);
 
 #if !CONFIG_KERN_MONITOR
        #define proc_new(entry,data,size,stack) proc_new_with_name(NULL,(entry),(data),(size),(stack))
@@ -63,19 +100,51 @@ struct Process *proc_new_with_name(const char* name, void (*entry)(void), iptr_t
        #define proc_new(entry,data,size,stack) proc_new_with_name(#entry,(entry),(data),(size),(stack))
 #endif
 
+/**
+ * Terminate the execution of the current process.
+ */
 void proc_exit(void);
+
+/**
+ * Co-operative context switch.
+ *
+ * The process that calls this function will release the CPU before its cpu quantum
+ * expires, the scheduler will run to select the next process that will take control
+ * of the processor.
+ * \note This function is available only if CONFIG_KERN is enabled
+ * \sa cpu_relax(), which is the recommended method to release the cpu.
+ */
 void proc_yield(void);
-#define proc_switch proc_yield /* OBSOLETE */
+
+void proc_rename(struct Process *proc, const char *name);
+const char *proc_name(struct Process *proc);
+const char *proc_currentName(void);
+
+/**
+ * Return a pointer to the user data of the current process.
+ *
+ * To obtain user data, just call this function inside the process. Remember to cast
+ * the returned pointer to the correct type.
+ * \return Pointer to the user data of the current process.
+ */
+iptr_t proc_currentUserData(void);
 
 int proc_testSetup(void);
 int proc_testRun(void);
 int proc_testTearDown(void);
 
-struct Process *proc_current(void);
-iptr_t proc_currentUserData(void);
-void proc_rename(struct Process *proc, const char *name);
-const char *proc_name(struct Process *proc);
-const char *proc_currentName(void);
+/**
+ * Return the context structure of the currently running process.
+ *
+ * The details of the Process structure are private to the scheduler.
+ * The address returned by this function is an opaque pointer that can
+ * be passed as an argument to other process-related functions.
+ */
+INLINE struct Process *proc_current(void)
+{
+       extern struct Process *CurrentProcess;
+       return CurrentProcess;
+}
 
 #if CONFIG_KERN_PRI
        void proc_setPri(struct Process *proc, int pri);
@@ -95,6 +164,9 @@ const char *proc_currentName(void);
  * \note Calling functions that could sleep while task switching is disabled
  * is dangerous and unsupported.
  *
+ * \note calling proc_forbid() from within an interrupt is illegal and
+ * meaningless.
+ *
  * \note proc_permit() expands inline to 1-2 asm instructions, so it's a
  * very efficient locking primitive in simple but performance-critical
  * situations.  In all other cases, semaphores offer a more flexible and
@@ -105,12 +177,34 @@ const char *proc_currentName(void);
 INLINE void proc_forbid(void)
 {
        #if CONFIG_KERN_PREEMPT
-               // No need to protect against interrupts here.
-               extern int preempt_forbid_cnt;
-               ++preempt_forbid_cnt;
+               extern cpu_atomic_t _preempt_forbid_cnt;
+               /*
+                * We don't need to protect the counter against other processes.
+                * The reason why is a bit subtle.
+                *
+                * If a process gets here, preempt_forbid_cnt can be either 0,
+                * or != 0.  In the latter case, preemption is already disabled
+                * and no concurrency issues can occur.
+                *
+                * In the former case, we could be preempted just after reading the
+                * value 0 from memory, and a concurrent process might, in fact,
+                * bump the value of preempt_forbid_cnt under our nose!
+                *
+                * BUT: if this ever happens, then we won't get another chance to
+                * run until the other process calls proc_permit() to re-enable
+                * preemption.  At this point, the value of preempt_forbid_cnt
+                * must be back to 0, and thus what we had originally read from
+                * memory happens to be valid.
+                *
+                * No matter how hard you think about it, and how complicated you
+                * make your scenario, the above holds true as long as
+                * "preempt_forbid_cnt != 0" means that no task switching is
+                * possible.
+                */
+               ++_preempt_forbid_cnt;
 
                /*
-                * Make sure preempt_forbid_cnt is flushed to memory so the
+                * Make sure _preempt_forbid_cnt is flushed to memory so the
                 * preemption softirq will see the correct value from now on.
                 */
                MEMORY_BARRIER;
@@ -131,14 +225,13 @@ INLINE void proc_permit(void)
                 * flushed to memory before task switching is re-enabled.
                 */
                MEMORY_BARRIER;
-
+               extern cpu_atomic_t _preempt_forbid_cnt;
                /* No need to protect against interrupts here. */
-               extern int preempt_forbid_cnt;
-               --preempt_forbid_cnt;
-               ASSERT(preempt_forbid_cnt >= 0);
+               ASSERT(_preempt_forbid_cnt != 0);
+               --_preempt_forbid_cnt;
 
                /*
-                * This ensures preempt_forbid_cnt is flushed to memory immediately
+                * This ensures _preempt_forbid_cnt is flushed to memory immediately
                 * so the preemption interrupt sees the correct value.
                 */
                MEMORY_BARRIER;
@@ -146,6 +239,20 @@ INLINE void proc_permit(void)
        #endif
 }
 
+/**
+ * \return true if preemptive task switching is allowed.
+ * \note This accessor is needed because _preempt_forbid_cnt
+ *       must be absoultely private.
+ */
+INLINE bool proc_allowed(void)
+{
+       #if CONFIG_KERN_PREEMPT
+               extern cpu_atomic_t _preempt_forbid_cnt;
+               return (_preempt_forbid_cnt == 0);
+       #else
+               return true;
+       #endif
+}
 
 /**
  * Execute a block of \a CODE atomically with respect to task scheduling.
@@ -171,10 +278,10 @@ INLINE void proc_permit(void)
                 * stack.
                 *
                 * The actual size computed by the default formula is:
-                *   AVR:    102
-                *   i386:   156
-                *   ARM:    164
-                *   x86_64: 184
+                *  \li AVR:    102
+                *  \li i386:   156
+                *  \li ARM:    164
+                *  \li x86_64: 184
                 *
                 * Note that on most 16bit architectures, interrupts will also
                 * run on the stack of the currently running process.  Nested
@@ -183,34 +290,32 @@ INLINE void proc_permit(void)
                 * usage.
                 */
                #define CONFIG_KERN_MINSTACKSIZE  \
-                   (CPU_SAVED_REGS_CNT * 2 * sizeof(cpustack_t) \
-                   + 32 * sizeof(int))
+                   (CPU_SAVED_REGS_CNT * 2 * sizeof(cpu_stack_t) \
+                   + 48 * sizeof(int))
        #endif
 #endif
 
-#define CONFIG_PROC_DEFSTACKSIZE CONFIG_KERN_MINSTACKSIZE // OBSOLETE
-
 /* Memory fill codes to help debugging */
 #if CONFIG_KERN_MONITOR
        #include <cpu/types.h>
        #if (SIZEOF_CPUSTACK_T == 1)
-               /* 8bit cpustack_t */
+               /* 8bit cpu_stack_t */
                #define CONFIG_KERN_STACKFILLCODE  0xA5
                #define CONFIG_KERN_MEMFILLCODE    0xDB
        #elif (SIZEOF_CPUSTACK_T == 2)
-               /* 16bit cpustack_t */
+               /* 16bit cpu_stack_t */
                #define CONFIG_KERN_STACKFILLCODE  0xA5A5
                #define CONFIG_KERN_MEMFILLCODE    0xDBDB
        #elif (SIZEOF_CPUSTACK_T == 4)
-               /* 32bit cpustack_t */
+               /* 32bit cpu_stack_t */
                #define CONFIG_KERN_STACKFILLCODE  0xA5A5A5A5UL
                #define CONFIG_KERN_MEMFILLCODE    0xDBDBDBDBUL
        #elif (SIZEOF_CPUSTACK_T == 8)
-               /* 64bit cpustack_t */
+               /* 64bit cpu_stack_t */
                #define CONFIG_KERN_STACKFILLCODE  0xA5A5A5A5A5A5A5A5ULL
                #define CONFIG_KERN_MEMFILLCODE    0xDBDBDBDBDBDBDBDBULL
        #else
-               #error No cpustack_t size supported!
+               #error No cpu_stack_t size supported!
        #endif
 #endif