truncate effective addresses in rv32
[riscv-isa-sim.git] / riscv / mmu.h
index d9a1ce3540f7138f99b0d5a891822180678a7966..58896aee3495ff4343cd4f736a913fd42077c1a1 100644 (file)
@@ -4,9 +4,10 @@
 #include "decode.h"
 #include "trap.h"
 #include "common.h"
+#include "config.h"
 #include "processor.h"
-
-class processor_t;
+#include "memtracer.h"
+#include <vector>
 
 // virtual memory configuration
 typedef reg_t pte_t;
@@ -14,7 +15,9 @@ const reg_t LEVELS = sizeof(pte_t) == sizeof(uint64_t) ? 3 : 2;
 const reg_t PGSHIFT = 13;
 const reg_t PGSIZE = 1 << PGSHIFT;
 const reg_t PTIDXBITS = PGSHIFT - (sizeof(pte_t) == 8 ? 3 : 2);
+const reg_t VPN_BITS = PTIDXBITS * LEVELS;
 const reg_t PPN_BITS = 8*sizeof(reg_t) - PGSHIFT;
+const reg_t VA_BITS = VPN_BITS + PGSHIFT;
 
 // page table entry (PTE) fields
 #define PTE_T    0x001 // Entry is a page Table descriptor
@@ -46,8 +49,8 @@ public:
         badvaddr = addr; \
         throw trap_load_address_misaligned; \
       } \
-      void* paddr = translate(addr, false, false); \
-      return *(type##_t*)paddr; \
+      reg_t paddr = translate(addr, sizeof(type##_t), false, false); \
+      return *(type##_t*)(mem + paddr); \
     }
 
   // load value from memory at aligned address; zero extend to register width
@@ -70,8 +73,8 @@ public:
         badvaddr = addr; \
         throw trap_store_address_misaligned; \
       } \
-      void* paddr = translate(addr, true, false); \
-      *(type##_t*)paddr = val; \
+      reg_t paddr = translate(addr, sizeof(type##_t), true, false); \
+      *(type##_t*)(mem + paddr) = val; \
     }
 
   // store value to memory at aligned address
@@ -80,52 +83,61 @@ public:
   store_func(uint32)
   store_func(uint64)
 
+  struct insn_fetch_t
+  {
+    insn_t insn;
+    insn_func_t func;
+  };
+
   // load instruction from memory at aligned address.
   // (needed because instruction alignment requirement is variable
   // if RVC is supported)
   // returns the instruction at the specified address, given the current
   // RVC mode.  func is set to a pointer to a function that knows how to
   // execute the returned instruction.
-  insn_t __attribute__((always_inline)) load_insn(reg_t addr, bool rvc,
-                                                  insn_func_t* func)
+  inline insn_fetch_t load_insn(reg_t addr, bool rvc)
   {
-    insn_t insn;
-
     #ifdef RISCV_ENABLE_RVC
     if(addr % 4 == 2 && rvc) // fetch across word boundary
     {
-      void* addr_lo = translate(addr, false, true);
-      insn.bits = *(uint16_t*)addr_lo;
-
-      *func = processor_t::dispatch_table
-               [insn.bits % processor_t::DISPATCH_TABLE_SIZE];
+      reg_t addr_lo = translate(addr, 2, false, true);
+      insn_fetch_t fetch;
+      fetch.insn.bits = *(uint16_t*)(mem + addr_lo);
+      fetch.func = get_insn_func(fetch.insn, sr);
 
-      if(!INSN_IS_RVC(insn.bits))
+      if(!INSN_IS_RVC(fetch.insn.bits))
       {
-        void* addr_hi = translate(addr+2, false, true);
-        insn.bits |= (uint32_t)*(uint16_t*)addr_hi << 16;
+        reg_t addr_hi = translate(addr+2, 2, false, true);
+        fetch.insn.bits |= (uint32_t)*(uint16_t*)(mem + addr_hi) << 16;
       }
+      return fetch;
     }
     else
     #endif
     {
       reg_t idx = (addr/sizeof(insn_t)) % ICACHE_ENTRIES;
-      insn_t data = icache_data[idx];
-      *func = icache_func[idx];
-      if(likely(icache_tag[idx] == addr))
-        return data;
-
-      // the processor guarantees alignment based upon rvc mode
-      void* paddr = translate(addr, false, true);
-      insn = *(insn_t*)paddr;
-
-      icache_tag[idx] = addr;
-      icache_data[idx] = insn;
-      icache_func[idx] = *func = processor_t::dispatch_table
-                                 [insn.bits % processor_t::DISPATCH_TABLE_SIZE];
+      insn_fetch_t fetch;
+      if (unlikely(icache_tag[idx] != addr))
+      {
+        reg_t paddr = translate(addr, sizeof(insn_t), false, true);
+        fetch.insn = *(insn_t*)(mem + paddr);
+        fetch.func = get_insn_func(fetch.insn, sr);
+
+        reg_t idx = (paddr/sizeof(insn_t)) % ICACHE_ENTRIES;
+        icache_tag[idx] = addr;
+        icache_data[idx] = fetch.insn;
+        icache_func[idx] = fetch.func;
+
+        if (tracer.interested_in_range(paddr, paddr + sizeof(insn_t), false, true))
+        {
+          icache_tag[idx] = -1;
+          tracer.trace(paddr, sizeof(insn_t), false, true);
+        }
+      }
+      fetch.insn = icache_data[idx];;
+      fetch.func = icache_func[idx];
+      return fetch;
     }
-
-    return insn;
   }
 
   // get the virtual address that caused a fault
@@ -134,27 +146,26 @@ public:
   // get/set the page table base register
   reg_t get_ptbr() { return ptbr; }
   void set_ptbr(reg_t addr) { ptbr = addr & ~(PGSIZE-1); flush_tlb(); }
-
   // keep the MMU in sync with processor mode
-  void set_supervisor(bool sup) { supervisor = sup; }
-  void set_vm_enabled(bool en) { vm_enabled = en; }
+  void set_sr(uint32_t _sr) { sr = _sr; }
 
   // flush the TLB and instruction cache
   void flush_tlb();
   void flush_icache();
 
+  void register_memtracer(memtracer_t*);
+
 private:
   char* mem;
   size_t memsz;
   reg_t badvaddr;
-
   reg_t ptbr;
-  bool supervisor;
-  bool vm_enabled;
+  uint32_t sr;
+  memtracer_list_t tracer;
 
   // implement a TLB for simulator performance
   static const reg_t TLB_ENTRIES = 256;
-  long tlb_data[TLB_ENTRIES];
+  reg_t tlb_data[TLB_ENTRIES];
   reg_t tlb_insn_tag[TLB_ENTRIES];
   reg_t tlb_load_tag[TLB_ENTRIES];
   reg_t tlb_store_tag[TLB_ENTRIES];
@@ -166,22 +177,22 @@ private:
   reg_t icache_tag[ICACHE_ENTRIES];
 
   // finish translation on a TLB miss and upate the TLB
-  void* refill(reg_t addr, bool store, bool fetch);
+  reg_t refill_tlb(reg_t addr, reg_t bytes, bool store, bool fetch);
 
   // perform a page table walk for a given virtual address
   pte_t walk(reg_t addr);
 
   // translate a virtual address to a physical address
-  void* translate(reg_t addr, bool store, bool fetch)
+  reg_t translate(reg_t addr, reg_t bytes, bool store, bool fetch)
   {
     reg_t idx = (addr >> PGSHIFT) % TLB_ENTRIES;
 
     reg_t* tlb_tag = fetch ? tlb_insn_tag : store ? tlb_store_tag :tlb_load_tag;
     reg_t expected_tag = addr & ~(PGSIZE-1);
     if(likely(tlb_tag[idx] == expected_tag))
-      return (void*)(((long)addr & (PGSIZE-1)) | tlb_data[idx]);
+      return ((uintptr_t)addr & (PGSIZE-1)) + tlb_data[idx];
 
-    return refill(addr, store, fetch);
+    return refill_tlb(addr, bytes, store, fetch);
   }
   
   friend class processor_t;