--- nono/vm/scheduler.h 2026/04/29 17:04:28 1.1.1.1 +++ nono/vm/scheduler.h 2026/04/29 17:04:53 1.1.1.8 @@ -1,123 +1,232 @@ // // nono -// Copyright (C) 2017 isaki@NetBSD.org +// Copyright (C) 2020 nono project +// Licensed under nono-license.txt // #pragma once +#include "device.h" +#include "event.h" +#include "eventqueue.h" +#include "fixedqueue.h" +#include "mpu.h" +#include "statistics.h" +#include "stopwatch.h" #include #include +#include #include #include -#include "device.h" -#include "event.h" -#include "mpu.h" // スケジューラ class Scheduler : public Device { - typedef Device inherited; + using inherited = Device; + public: + // 動作モード + // 動作モード変数 (mode) はスケジューラの走行状態を表している。以下の + // ビットがすべて %0 なら高速モード、どれかでも %1 なら通常モードになる。 + // + // | b7 | b6 | b5 | b4 | b3 | b2 | b1 | b0 | + // mode | |KEY |BOOT|SYNC| CPUSTAT | + // | | | +---+---- CPU の状態 + // | | +-------------- 高速モード抑制 + // | +------------------- ブートページ実行中 + // +------------------------ キー入力中 + // + // bit1,0 (CPUSTAT) は CPU の状態を示す。%00 の時だけ高速走行が可能。 + // これは MPUDevice::Run() の戻り値でもある。 + // b1 b0 + // 0 0 通常状態 + // 0 1 STOP 状態 (m88k なら擬似 STOP 状態) + // 1 0 HALT 状態 (ダブルバスフォールト) + // 1 1 HALT 状態だがこちらのビットパターンは使わない + // + // bit2 (SYNC) が UI からの高速モード指示。%0 なら高速、%1 なら通常。 + // なのでどっちかというと高速モード抑制指示というほうがいいかも。 + + static const uint32 SCHED_CPU_STOP = 0x0001; // CPU が STOP 状態 + static const uint32 SCHED_CPU_HALT = 0x0002; // CPU が HALT 状態 + static const uint32 SCHED_SYNC = 0x0004; // 高速モード抑制指示(UI) + static const uint32 SCHED_BOOT = 0x0008; // ブートページ実行中 + static const uint32 SCHED_KEY = 0x0010; // キー入力中 + + // 便宜上用意しておく + static const uint32 SCHED_CPU_NORMAL= 0x0000; // CPU が通常状態 + static const uint32 SCHED_CPU_MASK = (SCHED_CPU_STOP | SCHED_CPU_HALT); + + private: // リクエストフラグ - static const uint REQ_SYNC = 0x0001; // スケジューラを同期モードに - static const uint REQ_FAST = 0x0002; // スケジューラを高速モードに - static const uint REQ_RUN = 0x0004; // MPU が通常状態になった - static const uint REQ_STOP = 0x0008; // MPU が STOP 状態になった - static const uint REQ_MODEMASK = 0x000f; // mode マスク + // REQ_CPU_MODE は CPU mode が何らか変化することのフラグ。どの状態に変化 + // するかは new_cpumode 変数で示す。1回のループ期間中に複数回の変化が + // 起きても最終状態だけに変化するため。 + // REQ_USER_MODE と new_usermode も同様。 + static const uint REQ_CPU_MODE = 0x0001; // CPU 状態を変更 + static const uint REQ_USER_MODE = 0x0002; // 同期/高速モード変更 + static const uint REQ_BOOT_MODE = 0x0004; // ブートページモード変更 + static const uint REQ_KEY_MODE = 0x0008; // キー入力モード変更 static const uint REQ_POWER_ON = 0x0010; // 電源オン static const uint REQ_POWER_OFF = 0x0020; // 電源オフ static const uint REQ_EXIT = 0x0040; // アプリケーション終了 - - // 動作モード - // 動作モード変数 (mode) は高速モードか通常モードかと、MPU が通常状態が - // STOP 状態かを同時に保持している。高速走行中であっても MPU が STOP 状態 - // なら通常走行するというロジックを比較1回で済ませるため。 - static const uint32 SCHED_STOP = 0x0001; // スケジューラが STOP 状態 - static const uint32 SCHED_SYNC = 0x0002; // 同期(%1)/高速(%0)モード - // 演算を1回で済ませるために、同じ値にすること - static_assert(SCHED_STOP == CPU_REQ_STOP, "must be the same"); + static const uint REQ_RESET = 0x0080; // ハードウェアリセット + static const uint REQ_RESTART = 0x0100; // 電源入れ直し public: Scheduler(); - virtual ~Scheduler(); + virtual ~Scheduler() override; - virtual bool Init(); + bool Init() override; - virtual bool MonitorUpdate(); + nnSize GetMonitorSize() override; + void MonitorUpdate(TextScreen&) override; // スレッド開始 void ThreadRun(); - // スレッド終了指示 + // スレッド終了 void Terminate(); - // スケジューラを開始 (電源オン時に vm から呼ばれる) - void Run(); + // 電源オン要求 + // 当然電源オフ時に呼ぶので VM スレッド外から呼ばれることになる。 + void RequestPowerOn() { + atomic_reqflag |= REQ_POWER_ON; + } // 電源オフ要求 + // → ここでフラグを立ててスケジューラスレッドに通知、 + // → スケジューラスレッドが各デバイスの PowerOff() をコール、 + // → 電源オフ状態に移行、 + // → (コールバックが登録されていれば) UI スレッドに通知。 void RequestPowerOff() { atomic_reqflag |= REQ_POWER_OFF; } - // サイクル数を仮想時間 [nsec] に変換 - uint64 Cycle2Vtime(uint64 cycle) const { - return cycle * 1000 * 1000 / mpu_clock; + // リセット要求 + void RequestResetHard() { + atomic_reqflag |= REQ_RESET; } - // 仮想時間 [nsec] をサイクル数に変換 - uint64 Vtime2Cycle(uint64 vtime) const { - return vtime * mpu_clock / (1000 * 1000); + // 電源入れ直し要求 + void RequestRestartVM() { + atomic_reqflag |= REQ_RESTART; } - // 仮想時刻取得 - uint64 GetVirtTime() const { - return Cycle2Vtime(gMPU->total_cycle()); - } + // 現在の実行モードを返す。 + uint32 GetRunMode() const { return mode; } + + // 電源オンなら true を返す。 + bool IsPower() const { return ispower; } - // スケジューラが高速モードなら true を返す。 + // 高速モード(UIによる指示)なら true を返す。 // ここでいう高速モードは STOP 状態中でも高速モード。 bool GetFullSpeed() const { return ((mode & SCHED_SYNC) == 0); } - // スケジューラの動作モードを設定する。 + // 高速モードを指示する。 // true なら高速モード、false なら同期モード。 void SetFullSpeed(bool enable); - // イベントを登録する - void AddEvent(Event *newev); - // イベントを削除する - void DelEvent(Event *event); + // ブートページモードの設定。 + void RequestBootPageMode(bool isrom); - std::list eventlist {}; // 有効なイベントリスト + // キー入力中モードの設定。 + void RequestKeyPressed(bool pressed); + + // イベントを開始する + void StartEvent(Event *newev); + // イベントを停止する + void StopEvent(Event *event); + + // VM 電源オフ時のコールバックを設定する。(GUI から呼ばれる) + void SetPowerOffCallback(void (*callback)()); + + // パフォーマンスカウンタの値取得 (UI 表示用) + int GetPerfCounter() const { return perf_counter; } + + EventQueue eventq {}; // 有効なイベントキュー std::mutex evcs {}; // イベントリストのロック - // 状態変更要求 - // スケジューラループの状態を変更したい場合はこのフラグを立てる。 - // REQ_MODE_* の相反するビット以外は同時に複数立ててもいいはず。 - // 処理されると再び 0 になる。 + private: + // 同期イベント + void SyncCallback(Event& ev); + + // メインループ + bool RunOff(); + bool RunOn(); + + // 同期処理 + uint64 Sync(); + + // RTC を進める。 + void RunRTC(); + + // REQ_* フラグのデバッグ表示 + void PutlogReqFlag(uint32 req) const; + + // スレッド終了を指示する + void RequestExit(); + + pthread_t thread {}; + bool thread_created {}; // スレッドが作成されたら true + + // スケジューラスレッドに処理を要求する場合はこのフラグを立てる std::atomic atomic_reqflag {}; - std::condition_variable cv {}; - std::mutex cvmtx {}; - private: + // 電源オンなら true + bool ispower {}; + // スケジューラの動作モード。SCHED_* - uint32 mode = 0; + uint32 mode {}; + + // REQ_CPU_MODE フラグで変更するモード + uint32 new_cpumode {}; - int mpu_clock = 0; // MPU クロック [kHz] + // REQ_USER_MODE フラグで変更するモード + uint32 new_usermode {}; - uint64 rtimestart = 0; // スケジューラ開始実時刻 - uint64 rtimebase = 0; // 実時間の基準時刻 - uint64 vtimebase = 0; // 仮想時間の基準時刻 + // REQ_BOOT_MODE フラグで変更するモード + uint32 new_bootmode {}; - // 前回 RTC へ 32Hz 入力パルスを入れた時刻 (実時間の絶対時刻系) - uint64 rtc_last_clock = 0; + // REQ_KEY_MODE フラグで変更するモード + uint32 new_keymode {}; + + uint64 rtime {}; // 現在の実経過時間 + uint64 vtime {}; // 現在の仮想経過時間 + + // 同期調整用 + uint64 rtime_epoch {}; + uint64 vtime_epoch {}; + + // sleep しすぎた時間の最大値 + uint64 overslept {}; + + // 同期回数 + uint sync_count {}; // 現在の1秒間での同期回数 + uint last_sync_count {}; // 前回の1秒間での同期回数 + + // 次回 RTC へ 32Hz 入力パルスを入れる予定の実経過時間 + uint64 next_rtc_rtime {}; + + // パフォーマンスカウンタ + // perfq が移動平均用のバッファ。四捨五入用に10倍値を持っておく + // (100% なら 1000)。perf_counter は perfq から求めた実行率で + // 小数以下を四捨五入する (のでこっちは 100% なら 100)。 + int perf_counter {}; // 実行率 [%] + FixedQueue perfq {}; // 移動平均用のバッファ + uint64 next_perf_rtime {}; // 次回測定予定の実経過時間 + uint64 last_perf_rtime {}; // 前回測定時の実経過時間 + uint64 last_perf_vtime {}; // 前回測定時の仮想経過時間 + + Statistics last_event_stat {}; // 直近実1秒のイベント統計 + + // 同期イベント + Event sync_event {}; + + // 電源オフを UI に通知するためのコールバック + void (*poweroff_callback)() {}; }; -extern Scheduler *gScheduler; +extern Stopwatch gRealtime; -// 現在時刻 [nsec] を取得する -static inline uint64 GetRealTime() -{ - struct timeval tv; - gettimeofday(&tv, NULL); - return (uint64)(tv.tv_sec * 1000 * 1000 + tv.tv_usec) * 1000; -} +extern std::unique_ptr gScheduler;