Some clean up work with faults.
[gem5.git] / arch / alpha / ev5.cc
index 8494ee9f65aeddcad5d35fdff363f1c0d182f3a5..c6da628bee230bd159c8892fc95ff63eb104d478 100644 (file)
@@ -1,22 +1,48 @@
-/* $Id$ */
+/*
+ * Copyright (c) 2002-2005 The Regents of The University of Michigan
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions are
+ * met: redistributions of source code must retain the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+ * redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ * documentation and/or other materials provided with the distribution;
+ * neither the name of the copyright holders nor the names of its
+ * contributors may be used to endorse or promote products derived from
+ * this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+ * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ */
 
-#include "targetarch/alpha_memory.hh"
-#include "sim/annotation.hh"
-#ifdef DEBUG
-#include "sim/debug.hh"
-#endif
+#include "arch/alpha/tlb.hh"
+#include "arch/alpha/isa_traits.hh"
+#include "arch/alpha/osfpal.hh"
+#include "base/kgdb.h"
+#include "base/remote_gdb.hh"
+#include "base/stats/events.hh"
+#include "config/full_system.hh"
+#include "cpu/base.hh"
 #include "cpu/exec_context.hh"
+#include "cpu/fast/cpu.hh"
+#include "kern/kernel_stats.hh"
+#include "sim/debug.hh"
 #include "sim/sim_events.hh"
-#include "targetarch/isa_traits.hh"
-#include "base/remote_gdb.hh"
-#include "base/kgdb.h" // for ALPHA_KENTRY_IF
-#include "targetarch/osfpal.hh"
 
-#ifdef FULL_SYSTEM
+#if FULL_SYSTEM
 
-#ifndef SYSTEM_EV5
-#error This code is only valid for EV5 systems
-#endif
+using namespace EV5;
 
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //
@@ -44,41 +70,19 @@ AlphaISA::swap_palshadow(RegFile *regs, bool use_shadow)
 //  Machine dependent functions
 //
 void
-AlphaISA::initCPU(RegFile *regs)
+AlphaISA::initCPU(RegFile *regs, int cpuId)
 {
-    initIPRs(regs);
+    initIPRs(&regs->miscRegs, cpuId);
     // CPU comes up with PAL regs enabled
     swap_palshadow(regs, true);
 
-    regs->pc = regs->ipr[IPR_PAL_BASE] + fault_addr[Reset_Fault];
+    regs->intRegFile[16] = cpuId;
+    regs->intRegFile[0] = cpuId;
+
+    regs->pc = regs->miscRegs.readReg(IPR_PAL_BASE) + (new ResetFault)->vect();
     regs->npc = regs->pc + sizeof(MachInst);
 }
 
-////////////////////////////////////////////////////////////////////////
-//
-// alpha exceptions - value equals trap address, update with MD_FAULT_TYPE
-//
-Addr
-AlphaISA::fault_addr[Num_Faults] = {
-    0x0000,    /* No_Fault */
-    0x0001,    /* Reset_Fault */
-    0x0401,    /* Machine_Check_Fault */
-    0x0501,    /* Arithmetic_Fault */
-    0x0101,    /* Interrupt_Fault */
-    0x0201,    /* Ndtb_Miss_Fault */
-    0x0281,    /* Pdtb_Miss_Fault */
-    0x0301,    /* Alignment_Fault */
-    0x0381,    /* Dtb_Fault_Fault */
-    0x0381,    /* Dtb_Acv_Fault */
-    0x0181,    /* Itb_Miss_Fault */
-    0x0181,    /* Itb_Fault_Fault */
-    0x0081,    /* Itb_Acv_Fault */
-    0x0481,    /* Unimplemented_Opcode_Fault */
-    0x0581,    /* Fen_Fault */
-    0x2001,    /* Pal_Fault */
-    0x0501,    /* Integer_Overflow_Fault: maps to Arithmetic_Fault */
-};
-
 const int AlphaISA::reg_redir[AlphaISA::NumIntRegs] = {
     /*  0 */ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
     /*  8 */ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0,
@@ -90,103 +94,132 @@ const int AlphaISA::reg_redir[AlphaISA::NumIntRegs] = {
 //
 //
 void
-AlphaISA::initIPRs(RegFile *regs)
+AlphaISA::initIPRs(MiscRegFile *miscRegs, int cpuId)
 {
-    uint64_t *ipr = regs->ipr;
+    miscRegs->clearIprs();
 
-    bzero((char *)ipr, NumInternalProcRegs * sizeof(InternalProcReg));
-    ipr[IPR_PAL_BASE] = PAL_BASE;
-    ipr[IPR_MCSR] = 0x6;
+    miscRegs->setReg(IPR_PAL_BASE, PalBase);
+    miscRegs->setReg(IPR_MCSR, 0x6);
+    miscRegs->setReg(IPR_PALtemp16, cpuId);
 }
 
 
+template <class CPU>
 void
-ExecContext::ev5_trap(Fault fault)
+AlphaISA::processInterrupts(CPU *cpu)
 {
-    assert(!misspeculating());
-    kernelStats.fault(fault);
-
-    if (fault == Arithmetic_Fault)
-        panic("Arithmetic traps are unimplemented!");
-
-    AlphaISA::InternalProcReg *ipr = regs.ipr;
+    //Check if there are any outstanding interrupts
+    //Handle the interrupts
+    int ipl = 0;
+    int summary = 0;
+
+    cpu->checkInterrupts = false;
+
+    if (cpu->readMiscReg(IPR_ASTRR))
+        panic("asynchronous traps not implemented\n");
+
+    if (cpu->readMiscReg(IPR_SIRR)) {
+        for (int i = INTLEVEL_SOFTWARE_MIN;
+             i < INTLEVEL_SOFTWARE_MAX; i++) {
+            if (cpu->readMiscReg(IPR_SIRR) & (ULL(1) << i)) {
+                // See table 4-19 of the 21164 hardware reference
+                ipl = (i - INTLEVEL_SOFTWARE_MIN) + 1;
+                summary |= (ULL(1) << i);
+            }
+        }
+    }
 
-    // exception restart address
-    if (fault != Interrupt_Fault || !PC_PAL(regs.pc))
-        ipr[AlphaISA::IPR_EXC_ADDR] = regs.pc;
+    uint64_t interrupts = cpu->intr_status();
 
-    if (fault == Pal_Fault || fault == Arithmetic_Fault /* ||
-        fault == Interrupt_Fault && !PC_PAL(regs.pc) */) {
-        // traps...  skip faulting instruction
-        ipr[AlphaISA::IPR_EXC_ADDR] += 4;
+    if (interrupts) {
+        for (int i = INTLEVEL_EXTERNAL_MIN;
+             i < INTLEVEL_EXTERNAL_MAX; i++) {
+            if (interrupts & (ULL(1) << i)) {
+                // See table 4-19 of the 21164 hardware reference
+                ipl = i;
+                summary |= (ULL(1) << i);
+            }
+        }
     }
 
-    if (!PC_PAL(regs.pc))
-        AlphaISA::swap_palshadow(&regs, true);
-
-    regs.pc = ipr[AlphaISA::IPR_PAL_BASE] + AlphaISA::fault_addr[fault];
-    regs.npc = regs.pc + sizeof(MachInst);
+    if (ipl && ipl > cpu->readMiscReg(IPR_IPLR)) {
+        cpu->setMiscReg(IPR_ISR, summary);
+        cpu->setMiscReg(IPR_INTID, ipl);
+        cpu->trap(new InterruptFault);
+        DPRINTF(Flow, "Interrupt! IPLR=%d ipl=%d summary=%x\n",
+                cpu->readMiscReg(IPR_IPLR), ipl, summary);
+    }
 
-    Annotate::Ev5Trap(this, fault);
 }
 
+template <class CPU>
+void
+AlphaISA::zeroRegisters(CPU *cpu)
+{
+    // Insure ISA semantics
+    // (no longer very clean due to the change in setIntReg() in the
+    // cpu model.  Consider changing later.)
+    cpu->xc->setIntReg(ZeroReg, 0);
+    cpu->xc->setFloatRegDouble(ZeroReg, 0.0);
+}
 
 void
 AlphaISA::intr_post(RegFile *regs, Fault fault, Addr pc)
 {
-    InternalProcReg *ipr = regs->ipr;
-    bool use_pc = (fault == No_Fault);
+/*    bool use_pc = (fault == NoFault);
 
-    if (fault == Arithmetic_Fault)
+    if (fault->isA<ArithmeticFault>())
         panic("arithmetic faults NYI...");
 
     // compute exception restart address
-    if (use_pc || fault == Pal_Fault || fault == Arithmetic_Fault) {
+    if (use_pc || fault->isA<PalFault>() || fault->isA<ArithmeticFault>()) {
         // traps...  skip faulting instruction
-        ipr[IPR_EXC_ADDR] = regs->pc + 4;
+        regs->miscRegs.setReg(IPR_EXC_ADDR, regs->pc + 4);
     } else {
         // fault, post fault at excepting instruction
-        ipr[IPR_EXC_ADDR] = regs->pc;
+        regs->miscRegs.setReg(IPR_EXC_ADDR, regs->pc);
     }
 
     // jump to expection address (PAL PC bit set here as well...)
     if (!use_pc)
-        regs->npc = ipr[IPR_PAL_BASE] + fault_addr[fault];
+        regs->npc = regs->miscRegs.readReg(IPR_PAL_BASE) +
+            (dynamic_cast<AlphaFault *>(fault.get()))->vect();
     else
-        regs->npc = ipr[IPR_PAL_BASE] + pc;
-
+        regs->npc = regs->miscRegs.readReg(IPR_PAL_BASE) + pc;
+*/
     // that's it! (orders of magnitude less painful than x86)
 }
 
-bool AlphaISA::check_interrupts = false;
-
 Fault
 ExecContext::hwrei()
 {
-    uint64_t *ipr = regs.ipr;
+    if (!inPalMode())
+        return new UnimplementedOpcodeFault;
 
-    if (!PC_PAL(regs.pc))
-        return Unimplemented_Opcode_Fault;
-
-    setNextPC(ipr[AlphaISA::IPR_EXC_ADDR]);
+    setNextPC(readMiscReg(AlphaISA::IPR_EXC_ADDR));
 
     if (!misspeculating()) {
-        kernelStats.hwrei();
+        kernelStats->hwrei();
 
-        if ((ipr[AlphaISA::IPR_EXC_ADDR] & 1) == 0)
+        if ((readMiscReg(AlphaISA::IPR_EXC_ADDR) & 1) == 0)
             AlphaISA::swap_palshadow(&regs, false);
 
-        AlphaISA::check_interrupts = true;
+        cpu->checkInterrupts = true;
     }
 
     // FIXME: XXX check for interrupts? XXX
-    return No_Fault;
+    return NoFault;
+}
+
+void
+AlphaISA::MiscRegFile::clearIprs()
+{
+    bzero((char *)ipr, NumInternalProcRegs * sizeof(InternalProcReg));
 }
 
-uint64_t
-ExecContext::readIpr(int idx, Fault &fault)
+AlphaISA::MiscReg
+AlphaISA::MiscRegFile::readIpr(int idx, Fault &fault, ExecContext *xc)
 {
-    uint64_t *ipr = regs.ipr;
     uint64_t retval = 0;       // return value, default 0
 
     switch (idx) {
@@ -237,10 +270,13 @@ ExecContext::readIpr(int idx, Fault &fault)
         retval = ipr[idx];
         break;
 
+      case AlphaISA::IPR_CC:
+        retval |= ipr[idx] & ULL(0xffffffff00000000);
+        retval |= xc->cpu->curCycle()  & ULL(0x00000000ffffffff);
+        break;
+
       case AlphaISA::IPR_VA:
-        // SFX: unlocks interrupt status registers
         retval = ipr[idx];
-        regs.intrlock = false;
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_VA_FORM:
@@ -253,7 +289,7 @@ ExecContext::readIpr(int idx, Fault &fault)
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_PTE:
         {
-            AlphaISA::PTE &pte = dtb->index();
+            AlphaISA::PTE &pte = xc->dtb->index(!xc->misspeculating());
 
             retval |= ((u_int64_t)pte.ppn & ULL(0x7ffffff)) << 32;
             retval |= ((u_int64_t)pte.xre & ULL(0xf)) << 8;
@@ -275,12 +311,12 @@ ExecContext::readIpr(int idx, Fault &fault)
       case AlphaISA::IPR_DTB_IAP:
       case AlphaISA::IPR_ITB_IA:
       case AlphaISA::IPR_ITB_IAP:
-        fault = Unimplemented_Opcode_Fault;
+        fault = new UnimplementedOpcodeFault;
         break;
 
       default:
         // invalid IPR
-        fault = Unimplemented_Opcode_Fault;
+        fault = new UnimplementedOpcodeFault;
         break;
     }
 
@@ -293,12 +329,12 @@ int break_ipl = -1;
 #endif
 
 Fault
-ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
+AlphaISA::MiscRegFile::setIpr(int idx, uint64_t val, ExecContext *xc)
 {
-    uint64_t *ipr = regs.ipr;
+    uint64_t old;
 
-    if (misspeculating())
-        return No_Fault;
+    if (xc->misspeculating())
+        return NoFault;
 
     switch (idx) {
       case AlphaISA::IPR_PALtemp0:
@@ -327,18 +363,30 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
       case AlphaISA::IPR_PAL_BASE:
       case AlphaISA::IPR_IC_PERR_STAT:
       case AlphaISA::IPR_DC_PERR_STAT:
-      case AlphaISA::IPR_CC_CTL:
-      case AlphaISA::IPR_CC:
       case AlphaISA::IPR_PMCTR:
         // write entire quad w/ no side-effect
         ipr[idx] = val;
         break;
 
+      case AlphaISA::IPR_CC_CTL:
+        // This IPR resets the cycle counter.  We assume this only
+        // happens once... let's verify that.
+        assert(ipr[idx] == 0);
+        ipr[idx] = 1;
+        break;
+
+      case AlphaISA::IPR_CC:
+        // This IPR only writes the upper 64 bits.  It's ok to write
+        // all 64 here since we mask out the lower 32 in rpcc (see
+        // isa_desc).
+        ipr[idx] = val;
+        break;
+
       case AlphaISA::IPR_PALtemp23:
         // write entire quad w/ no side-effect
+        old = ipr[idx];
         ipr[idx] = val;
-        kernelStats.context(ipr[idx]);
-        Annotate::Context(this);
+        xc->kernelStats->context(old, val);
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_PTE:
@@ -365,13 +413,14 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
 
         // only write least significant five bits - interrupt level
         ipr[idx] = val & 0x1f;
-        kernelStats.swpipl(ipr[idx]);
-        Annotate::IPL(this, val & 0x1f);
+        xc->kernelStats->swpipl(ipr[idx]);
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_CM:
-        Annotate::ChangeMode(this, (val & 0x18) != 0);
-        kernelStats.mode((val & 0x18) != 0);
+        if (val & 0x18)
+            xc->kernelStats->mode(Kernel::user);
+        else
+            xc->kernelStats->mode(Kernel::kernel);
 
       case AlphaISA::IPR_ICM:
         // only write two mode bits - processor mode
@@ -431,7 +480,7 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
       case AlphaISA::IPR_ITB_PTE_TEMP:
       case AlphaISA::IPR_DTB_PTE_TEMP:
         // read-only registers
-        return Unimplemented_Opcode_Fault;
+        return new UnimplementedOpcodeFault;
 
       case AlphaISA::IPR_HWINT_CLR:
       case AlphaISA::IPR_SL_XMIT:
@@ -445,21 +494,21 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
         // really a control write
         ipr[idx] = 0;
 
-        dtb->flushAll();
+        xc->dtb->flushAll();
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_IAP:
         // really a control write
         ipr[idx] = 0;
 
-        dtb->flushProcesses();
+        xc->dtb->flushProcesses();
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_IS:
         // really a control write
         ipr[idx] = val;
 
-        dtb->flushAddr(val, DTB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_DTB_ASN]));
+        xc->dtb->flushAddr(val, DTB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_DTB_ASN]));
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_DTB_TAG: {
@@ -482,7 +531,7 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
           pte.asn = DTB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_DTB_ASN]);
 
           // insert new TAG/PTE value into data TLB
-          dtb->insert(val, pte);
+          xc->dtb->insert(val, pte);
       }
         break;
 
@@ -506,7 +555,7 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
           pte.asn = ITB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_ITB_ASN]);
 
           // insert new TAG/PTE value into data TLB
-          itb->insert(ipr[AlphaISA::IPR_ITB_TAG], pte);
+          xc->itb->insert(ipr[AlphaISA::IPR_ITB_TAG], pte);
       }
         break;
 
@@ -514,30 +563,30 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
         // really a control write
         ipr[idx] = 0;
 
-        itb->flushAll();
+        xc->itb->flushAll();
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_ITB_IAP:
         // really a control write
         ipr[idx] = 0;
 
-        itb->flushProcesses();
+        xc->itb->flushProcesses();
         break;
 
       case AlphaISA::IPR_ITB_IS:
         // really a control write
         ipr[idx] = val;
 
-        itb->flushAddr(val, ITB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_ITB_ASN]));
+        xc->itb->flushAddr(val, ITB_ASN_ASN(ipr[AlphaISA::IPR_ITB_ASN]));
         break;
 
       default:
         // invalid IPR
-        return Unimplemented_Opcode_Fault;
+        return new UnimplementedOpcodeFault;
     }
 
     // no error...
-    return No_Fault;
+    return NoFault;
 }
 
 /**
@@ -547,7 +596,7 @@ ExecContext::setIpr(int idx, uint64_t val)
 bool
 ExecContext::simPalCheck(int palFunc)
 {
-    kernelStats.callpal(palFunc);
+    kernelStats->callpal(palFunc);
 
     switch (palFunc) {
       case PAL::halt:
@@ -566,4 +615,12 @@ ExecContext::simPalCheck(int palFunc)
     return true;
 }
 
+//Forward instantiation for FastCPU object
+template
+void AlphaISA::processInterrupts(FastCPU *xc);
+
+//Forward instantiation for FastCPU object
+template
+void AlphaISA::zeroRegisters(FastCPU *xc);
+
 #endif // FULL_SYSTEM