ISA: Make the decode function part of the ISA's decoder.
[gem5.git] / src / arch / isa_parser.py
index 08449235e749dd41f2e36b4141d33141c0b0cc33..1b0d46410b9508f129507bbdb774b8efb094f31c 100755 (executable)
@@ -30,12 +30,14 @@ import os
 import sys
 import re
 import string
-import traceback
+import inspect, traceback
 # get type names
 from types import *
 
 from m5.util.grammar import Grammar
 
+debug=False
+
 ###################
 # Utility functions
 
@@ -71,23 +73,46 @@ def fixPythonIndentation(s):
         s = 'if 1:\n' + s
     return s
 
-# Error handler.  Just call exit.  Output formatted to work under
-# Emacs compile-mode.  Optional 'print_traceback' arg, if set to True,
-# prints a Python stack backtrace too (can be handy when trying to
-# debug the parser itself).
-def error(lineno, string, print_traceback = False):
-    spaces = ""
-    for (filename, line) in fileNameStack[0:-1]:
-        print spaces + "In file included from " + filename + ":"
-        spaces += "  "
-    # Print a Python stack backtrace if requested.
-    if (print_traceback):
-        traceback.print_exc()
-    if lineno != 0:
-        line_str = "%d:" % lineno
-    else:
-        line_str = ""
-    sys.exit(spaces + "%s:%s %s" % (fileNameStack[-1][0], line_str, string))
+class ISAParserError(Exception):
+    """Error handler for parser errors"""
+    def __init__(self, first, second=None):
+        if second is None:
+            self.lineno = 0
+            self.string = first
+        else:
+            if hasattr(first, 'lexer'):
+                first = first.lexer.lineno
+            self.lineno = first
+            self.string = second
+
+    def display(self, filename_stack, print_traceback=debug):
+        # Output formatted to work under Emacs compile-mode.  Optional
+        # 'print_traceback' arg, if set to True, prints a Python stack
+        # backtrace too (can be handy when trying to debug the parser
+        # itself).
+
+        spaces = ""
+        for (filename, line) in filename_stack[:-1]:
+            print "%sIn file included from %s:" % (spaces, filename)
+            spaces += "  "
+
+        # Print a Python stack backtrace if requested.
+        if print_traceback or not self.lineno:
+            traceback.print_exc()
+
+        line_str = "%s:" % (filename_stack[-1][0], )
+        if self.lineno:
+            line_str += "%d:" % (self.lineno, )
+
+        return "%s%s %s" % (spaces, line_str, self.string)
+
+    def exit(self, filename_stack, print_traceback=debug):
+        # Just call exit.
+
+        sys.exit(self.display(filename_stack, print_traceback))
+
+def error(*args):
+    raise ISAParserError(*args)
 
 ####################
 # Template objects.
@@ -98,7 +123,8 @@ def error(lineno, string, print_traceback = False):
 labelRE = re.compile(r'(?<!%)%\(([^\)]+)\)[sd]')
 
 class Template(object):
-    def __init__(self, t):
+    def __init__(self, parser, t):
+        self.parser = parser
         self.template = t
 
     def subst(self, d):
@@ -106,14 +132,14 @@ class Template(object):
 
         # Protect non-Python-dict substitutions (e.g. if there's a printf
         # in the templated C++ code)
-        template = protect_non_subst_percents(self.template)
+        template = self.parser.protectNonSubstPercents(self.template)
         # CPU-model-specific substitutions are handled later (in GenCode).
-        template = protect_cpu_symbols(template)
+        template = self.parser.protectCpuSymbols(template)
 
         # Build a dict ('myDict') to use for the template substitution.
         # Start with the template namespace.  Make a copy since we're
         # going to modify it.
-        myDict = parser.templateMap.copy()
+        myDict = self.parser.templateMap.copy()
 
         if isinstance(d, InstObjParams):
             # If we're dealing with an InstObjParams object, we need
@@ -131,7 +157,7 @@ class Template(object):
             snippetLabels = [l for l in labelRE.findall(template)
                              if d.snippets.has_key(l)]
 
-            snippets = dict([(s, mungeSnippet(d.snippets[s]))
+            snippets = dict([(s, self.parser.mungeSnippet(d.snippets[s]))
                              for s in snippetLabels])
 
             myDict.update(snippets)
@@ -142,9 +168,11 @@ class Template(object):
             # operands explicitly (like Mem)
             compositeCode += ' ' + template
 
-            operands = SubOperandList(compositeCode, d.operands)
+            operands = SubOperandList(self.parser, compositeCode, d.operands)
 
             myDict['op_decl'] = operands.concatAttrStrings('op_decl')
+            if operands.readPC or operands.setPC:
+                myDict['op_decl'] += 'TheISA::PCState __parserAutoPCState;\n'
 
             is_src = lambda op: op.is_src
             is_dest = lambda op: op.is_dest
@@ -153,13 +181,33 @@ class Template(object):
                       operands.concatSomeAttrStrings(is_src, 'op_src_decl')
             myDict['op_dest_decl'] = \
                       operands.concatSomeAttrStrings(is_dest, 'op_dest_decl')
+            if operands.readPC:
+                myDict['op_src_decl'] += \
+                    'TheISA::PCState __parserAutoPCState;\n'
+            if operands.setPC:
+                myDict['op_dest_decl'] += \
+                    'TheISA::PCState __parserAutoPCState;\n'
 
             myDict['op_rd'] = operands.concatAttrStrings('op_rd')
-            myDict['op_wb'] = operands.concatAttrStrings('op_wb')
-
-            if d.operands.memOperand:
-                myDict['mem_acc_size'] = d.operands.memOperand.mem_acc_size
-                myDict['mem_acc_type'] = d.operands.memOperand.mem_acc_type
+            if operands.readPC:
+                myDict['op_rd'] = '__parserAutoPCState = xc->pcState();\n' + \
+                                  myDict['op_rd']
+
+            # Compose the op_wb string. If we're going to write back the
+            # PC state because we changed some of its elements, we'll need to
+            # do that as early as possible. That allows later uncoordinated
+            # modifications to the PC to layer appropriately.
+            reordered = list(operands.items)
+            reordered.reverse()
+            op_wb_str = ''
+            pcWbStr = 'xc->pcState(__parserAutoPCState);\n'
+            for op_desc in reordered:
+                if op_desc.isPCPart() and op_desc.is_dest:
+                    op_wb_str = op_desc.op_wb + pcWbStr + op_wb_str
+                    pcWbStr = ''
+                else:
+                    op_wb_str = op_desc.op_wb + op_wb_str
+            myDict['op_wb'] = op_wb_str
 
         elif isinstance(d, dict):
             # if the argument is a dictionary, we just use it.
@@ -175,7 +223,7 @@ class Template(object):
     # CPU-specific term gets interpolated into another template or into
     # an output block.
     def __str__(self):
-        return expand_cpu_symbols_to_string(self.template)
+        return self.parser.expandCpuSymbolsToString(self.template)
 
 ################
 # Format object.
@@ -184,21 +232,8 @@ class Template(object):
 # a defineInst() method that generates the code for an instruction
 # definition.
 
-exportContextSymbols = ('InstObjParams', 'makeList', 're', 'string')
-
-exportContext = {}
-
-def updateExportContext():
-    exportContext.update(exportDict(*exportContextSymbols))
-    exportContext.update(parser.templateMap)
-
-def exportDict(*symNames):
-    return dict([(s, eval(s)) for s in symNames])
-
-
 class Format(object):
     def __init__(self, id, params, code):
-        # constructor: just save away arguments
         self.id = id
         self.params = params
         label = 'def format ' + id
@@ -212,24 +247,25 @@ class Format(object):
         exec c
         self.func = defInst
 
-    def defineInst(self, name, args, lineno):
-        context = {}
-        updateExportContext()
-        context.update(exportContext)
+    def defineInst(self, parser, name, args, lineno):
+        parser.updateExportContext()
+        context = parser.exportContext.copy()
         if len(name):
             Name = name[0].upper()
             if len(name) > 1:
                 Name += name[1:]
-        context.update({ 'name': name, 'Name': Name })
+        context.update({ 'name' : name, 'Name' : Name })
         try:
             vars = self.func(self.user_code, context, *args[0], **args[1])
         except Exception, exc:
+            if debug:
+                raise
             error(lineno, 'error defining "%s": %s.' % (name, exc))
         for k in vars.keys():
             if k not in ('header_output', 'decoder_output',
                          'exec_output', 'decode_block'):
                 del vars[k]
-        return GenCode(**vars)
+        return GenCode(parser, **vars)
 
 # Special null format to catch an implicit-format instruction
 # definition outside of any format block.
@@ -237,61 +273,10 @@ class NoFormat(object):
     def __init__(self):
         self.defaultInst = ''
 
-    def defineInst(self, name, args, lineno):
+    def defineInst(self, parser, name, args, lineno):
         error(lineno,
               'instruction definition "%s" with no active format!' % name)
 
-# This dictionary maps format name strings to Format objects.
-formatMap = {}
-
-# Define a new format
-def defFormat(id, params, code, lineno):
-    # make sure we haven't already defined this one
-    if formatMap.get(id, None) != None:
-        error(lineno, 'format %s redefined.' % id)
-    # create new object and store in global map
-    formatMap[id] = Format(id, params, code)
-
-#####################################################################
-#
-#                           Support Classes
-#
-#####################################################################
-
-# Expand template with CPU-specific references into a dictionary with
-# an entry for each CPU model name.  The entry key is the model name
-# and the corresponding value is the template with the CPU-specific
-# refs substituted for that model.
-def expand_cpu_symbols_to_dict(template):
-    # Protect '%'s that don't go with CPU-specific terms
-    t = re.sub(r'%(?!\(CPU_)', '%%', template)
-    result = {}
-    for cpu in cpu_models:
-        result[cpu.name] = t % cpu.strings
-    return result
-
-# *If* the template has CPU-specific references, return a single
-# string containing a copy of the template for each CPU model with the
-# corresponding values substituted in.  If the template has no
-# CPU-specific references, it is returned unmodified.
-def expand_cpu_symbols_to_string(template):
-    if template.find('%(CPU_') != -1:
-        return reduce(lambda x,y: x+y,
-                      expand_cpu_symbols_to_dict(template).values())
-    else:
-        return template
-
-# Protect CPU-specific references by doubling the corresponding '%'s
-# (in preparation for substituting a different set of references into
-# the template).
-def protect_cpu_symbols(template):
-    return re.sub(r'%(?=\(CPU_)', '%%', template)
-
-# Protect any non-dict-substitution '%'s in a format string
-# (i.e. those not followed by '(')
-def protect_non_subst_percents(s):
-    return re.sub(r'%(?!\()', '%%', s)
-
 ###############
 # GenCode class
 #
@@ -311,29 +296,31 @@ class GenCode(object):
     # symbols.  For the exec output, these go into the per-model
     # dictionary.  For all other output types they get collapsed into
     # a single string.
-    def __init__(self,
+    def __init__(self, parser,
                  header_output = '', decoder_output = '', exec_output = '',
                  decode_block = '', has_decode_default = False):
-        self.header_output = expand_cpu_symbols_to_string(header_output)
-        self.decoder_output = expand_cpu_symbols_to_string(decoder_output)
+        self.parser = parser
+        self.header_output = parser.expandCpuSymbolsToString(header_output)
+        self.decoder_output = parser.expandCpuSymbolsToString(decoder_output)
         if isinstance(exec_output, dict):
             self.exec_output = exec_output
         elif isinstance(exec_output, str):
             # If the exec_output arg is a single string, we replicate
             # it for each of the CPU models, substituting and
             # %(CPU_foo)s params appropriately.
-            self.exec_output = expand_cpu_symbols_to_dict(exec_output)
-        self.decode_block = expand_cpu_symbols_to_string(decode_block)
+            self.exec_output = parser.expandCpuSymbolsToDict(exec_output)
+        self.decode_block = parser.expandCpuSymbolsToString(decode_block)
         self.has_decode_default = has_decode_default
 
     # Override '+' operator: generate a new GenCode object that
     # concatenates all the individual strings in the operands.
     def __add__(self, other):
         exec_output = {}
-        for cpu in cpu_models:
+        for cpu in self.parser.cpuModels:
             n = cpu.name
             exec_output[n] = self.exec_output[n] + other.exec_output[n]
-        return GenCode(self.header_output + other.header_output,
+        return GenCode(self.parser,
+                       self.header_output + other.header_output,
                        self.decoder_output + other.decoder_output,
                        exec_output,
                        self.decode_block + other.decode_block,
@@ -344,7 +331,7 @@ class GenCode(object):
         self.header_output = pre + self.header_output
         self.decoder_output  = pre + self.decoder_output
         self.decode_block = pre + self.decode_block
-        for cpu in cpu_models:
+        for cpu in self.parser.cpuModels:
             self.exec_output[cpu.name] = pre + self.exec_output[cpu.name]
 
     # Wrap the decode block in a pair of strings (e.g., 'case foo:'
@@ -415,34 +402,6 @@ def makeList(arg):
     else:
         return [ arg ]
 
-# Generate operandTypeMap from the user's 'def operand_types'
-# statement.
-def buildOperandTypeMap(user_dict, lineno):
-    global operandTypeMap
-    operandTypeMap = {}
-    for (ext, (desc, size)) in user_dict.iteritems():
-        if desc == 'signed int':
-            ctype = 'int%d_t' % size
-            is_signed = 1
-        elif desc == 'unsigned int':
-            ctype = 'uint%d_t' % size
-            is_signed = 0
-        elif desc == 'float':
-            is_signed = 1       # shouldn't really matter
-            if size == 32:
-                ctype = 'float'
-            elif size == 64:
-                ctype = 'double'
-        elif desc == 'twin64 int':
-            is_signed = 0
-            ctype = 'Twin64_t'
-        elif desc == 'twin32 int':
-            is_signed = 0
-            ctype = 'Twin32_t'
-        if ctype == '':
-            error(lineno, 'Unrecognized type description "%s" in user_dict')
-        operandTypeMap[ext] = (size, ctype, is_signed)
-
 class Operand(object):
     '''Base class for operand descriptors.  An instance of this class
     (or actually a class derived from this one) represents a specific
@@ -451,39 +410,32 @@ class Operand(object):
     type (e.g., "32-bit integer register").'''
 
     def buildReadCode(self, func = None):
-        code = self.read_code % {"name": self.base_name,
-                                 "func": func,
-                                 "op_idx": self.src_reg_idx,
-                                 "reg_idx": self.reg_spec,
-                                 "size": self.size,
-                                 "ctype": self.ctype}
-        if self.size != self.dflt_size:
-            return '%s = bits(%s, %d, 0);\n' % \
-                   (self.base_name, code, self.size-1)
-        else:
-            return '%s = %s;\n' % \
-                   (self.base_name, code)
+        subst_dict = {"name": self.base_name,
+                      "func": func,
+                      "reg_idx": self.reg_spec,
+                      "ctype": self.ctype}
+        if hasattr(self, 'src_reg_idx'):
+            subst_dict['op_idx'] = self.src_reg_idx
+        code = self.read_code % subst_dict
+        return '%s = %s;\n' % (self.base_name, code)
 
     def buildWriteCode(self, func = None):
-        if (self.size != self.dflt_size and self.is_signed):
-            final_val = 'sext<%d>(%s)' % (self.size, self.base_name)
-        else:
-            final_val = self.base_name
-        code = self.write_code % {"name": self.base_name,
-                                  "func": func,
-                                  "op_idx": self.dest_reg_idx,
-                                  "reg_idx": self.reg_spec,
-                                  "size": self.size,
-                                  "ctype": self.ctype,
-                                  "final_val": final_val}
+        subst_dict = {"name": self.base_name,
+                      "func": func,
+                      "reg_idx": self.reg_spec,
+                      "ctype": self.ctype,
+                      "final_val": self.base_name}
+        if hasattr(self, 'dest_reg_idx'):
+            subst_dict['op_idx'] = self.dest_reg_idx
+        code = self.write_code % subst_dict
         return '''
         {
             %s final_val = %s;
             %s;
             if (traceData) { traceData->setData(final_val); }
-        }''' % (self.dflt_ctype, final_val, code)
+        }''' % (self.dflt_ctype, self.base_name, code)
 
-    def __init__(self, full_name, ext, is_src, is_dest):
+    def __init__(self, parser, full_name, ext, is_src, is_dest):
         self.full_name = full_name
         self.ext = ext
         self.is_src = is_src
@@ -492,19 +444,11 @@ class Operand(object):
         # extension, if one was explicitly provided, or the default.
         if ext:
             self.eff_ext = ext
-        else:
+        elif hasattr(self, 'dflt_ext'):
             self.eff_ext = self.dflt_ext
 
-        (self.size, self.ctype, self.is_signed) = operandTypeMap[self.eff_ext]
-
-        # note that mem_acc_size is undefined for non-mem operands...
-        # template must be careful not to use it if it doesn't apply.
-        if self.isMem():
-            self.mem_acc_size = self.makeAccSize()
-            if self.ctype in ['Twin32_t', 'Twin64_t']:
-                self.mem_acc_type = 'Twin'
-            else:
-                self.mem_acc_type = 'uint'
+        if hasattr(self, 'eff_ext'):
+            self.ctype = parser.operandTypeMap[self.eff_ext]
 
     # Finalize additional fields (primarily code fields).  This step
     # is done separately since some of these fields may depend on the
@@ -544,6 +488,12 @@ class Operand(object):
     def isControlReg(self):
         return 0
 
+    def isPCState(self):
+        return 0
+
+    def isPCPart(self):
+        return self.isPCState() and self.reg_spec
+
     def getFlags(self):
         # note the empty slice '[:]' gives us a copy of self.flags[0]
         # instead of a reference to it
@@ -578,37 +528,23 @@ class IntRegOperand(Operand):
 
     def makeRead(self):
         if (self.ctype == 'float' or self.ctype == 'double'):
-            error(0, 'Attempt to read integer register as FP')
+            error('Attempt to read integer register as FP')
         if self.read_code != None:
             return self.buildReadCode('readIntRegOperand')
-        if (self.size == self.dflt_size):
-            return '%s = xc->readIntRegOperand(this, %d);\n' % \
-                   (self.base_name, self.src_reg_idx)
-        elif (self.size > self.dflt_size):
-            int_reg_val = 'xc->readIntRegOperand(this, %d)' % \
-                          (self.src_reg_idx)
-            if (self.is_signed):
-                int_reg_val = 'sext<%d>(%s)' % (self.dflt_size, int_reg_val)
-            return '%s = %s;\n' % (self.base_name, int_reg_val)
-        else:
-            return '%s = bits(xc->readIntRegOperand(this, %d), %d, 0);\n' % \
-                   (self.base_name, self.src_reg_idx, self.size-1)
+        int_reg_val = 'xc->readIntRegOperand(this, %d)' % self.src_reg_idx
+        return '%s = %s;\n' % (self.base_name, int_reg_val)
 
     def makeWrite(self):
         if (self.ctype == 'float' or self.ctype == 'double'):
-            error(0, 'Attempt to write integer register as FP')
+            error('Attempt to write integer register as FP')
         if self.write_code != None:
             return self.buildWriteCode('setIntRegOperand')
-        if (self.size != self.dflt_size and self.is_signed):
-            final_val = 'sext<%d>(%s)' % (self.size, self.base_name)
-        else:
-            final_val = self.base_name
         wb = '''
         {
             %s final_val = %s;
             xc->setIntRegOperand(this, %d, final_val);\n
             if (traceData) { traceData->setData(final_val); }
-        }''' % (self.dflt_ctype, final_val, self.dest_reg_idx)
+        }''' % (self.ctype, self.base_name, self.dest_reg_idx)
         return wb
 
 class FloatRegOperand(Operand):
@@ -634,29 +570,16 @@ class FloatRegOperand(Operand):
             func = 'readFloatRegOperand'
         else:
             func = 'readFloatRegOperandBits'
-            if (self.size != self.dflt_size):
-                bit_select = 1
-        base = 'xc->%s(this, %d)' % (func, self.src_reg_idx)
         if self.read_code != None:
             return self.buildReadCode(func)
-        if bit_select:
-            return '%s = bits(%s, %d, 0);\n' % \
-                   (self.base_name, base, self.size-1)
-        else:
-            return '%s = %s;\n' % (self.base_name, base)
+        return '%s = xc->%s(this, %d);\n' % \
+            (self.base_name, func, self.src_reg_idx)
 
     def makeWrite(self):
-        final_val = self.base_name
-        final_ctype = self.ctype
         if (self.ctype == 'float' or self.ctype == 'double'):
             func = 'setFloatRegOperand'
-        elif (self.ctype == 'uint32_t' or self.ctype == 'uint64_t'):
-            func = 'setFloatRegOperandBits'
         else:
             func = 'setFloatRegOperandBits'
-            final_ctype = 'uint%d_t' % self.dflt_size
-            if (self.size != self.dflt_size and self.is_signed):
-                final_val = 'sext<%d>(%s)' % (self.size, self.base_name)
         if self.write_code != None:
             return self.buildWriteCode(func)
         wb = '''
@@ -664,7 +587,7 @@ class FloatRegOperand(Operand):
             %s final_val = %s;
             xc->%s(this, %d, final_val);\n
             if (traceData) { traceData->setData(final_val); }
-        }''' % (final_ctype, final_val, func, self.dest_reg_idx)
+        }''' % (self.ctype, self.base_name, func, self.dest_reg_idx)
         return wb
 
 class ControlRegOperand(Operand):
@@ -687,19 +610,15 @@ class ControlRegOperand(Operand):
     def makeRead(self):
         bit_select = 0
         if (self.ctype == 'float' or self.ctype == 'double'):
-            error(0, 'Attempt to read control register as FP')
+            error('Attempt to read control register as FP')
         if self.read_code != None:
             return self.buildReadCode('readMiscRegOperand')
-        base = 'xc->readMiscRegOperand(this, %s)' % self.src_reg_idx
-        if self.size == self.dflt_size:
-            return '%s = %s;\n' % (self.base_name, base)
-        else:
-            return '%s = bits(%s, %d, 0);\n' % \
-                   (self.base_name, base, self.size-1)
+        return '%s = xc->readMiscRegOperand(this, %s);\n' % \
+            (self.base_name, self.src_reg_idx)
 
     def makeWrite(self):
         if (self.ctype == 'float' or self.ctype == 'double'):
-            error(0, 'Attempt to write control register as FP')
+            error('Attempt to write control register as FP')
         if self.write_code != None:
             return self.buildWriteCode('setMiscRegOperand')
         wb = 'xc->setMiscRegOperand(this, %s, %s);\n' % \
@@ -719,9 +638,6 @@ class MemOperand(Operand):
         # Note that initializations in the declarations are solely
         # to avoid 'uninitialized variable' errors from the compiler.
         # Declare memory data variable.
-        if self.ctype in ['Twin32_t','Twin64_t']:
-            return "%s %s; %s.a = 0; %s.b = 0;\n" % \
-                   (self.ctype, self.base_name, self.base_name, self.base_name)
         return '%s %s = 0;\n' % (self.ctype, self.base_name)
 
     def makeRead(self):
@@ -734,175 +650,50 @@ class MemOperand(Operand):
             return self.buildWriteCode()
         return ''
 
-    # Return the memory access size *in bits*, suitable for
-    # forming a type via "uint%d_t".  Divide by 8 if you want bytes.
-    def makeAccSize(self):
-        return self.size
-
-class PCOperand(Operand):
-    def makeConstructor(self):
-        return ''
-
-    def makeRead(self):
-        return '%s = xc->readPC();\n' % self.base_name
-
-    def makeWrite(self):
-        return 'xc->setPC(%s);\n' % self.base_name
-
-class UPCOperand(Operand):
-    def makeConstructor(self):
-        return ''
-
-    def makeRead(self):
-        if self.read_code != None:
-            return self.buildReadCode('readMicroPC')
-        return '%s = xc->readMicroPC();\n' % self.base_name
-
-    def makeWrite(self):
-        if self.write_code != None:
-            return self.buildWriteCode('setMicroPC')
-        return 'xc->setMicroPC(%s);\n' % self.base_name
-
-class NUPCOperand(Operand):
+class PCStateOperand(Operand):
     def makeConstructor(self):
         return ''
 
     def makeRead(self):
-        if self.read_code != None:
-            return self.buildReadCode('readNextMicroPC')
-        return '%s = xc->readNextMicroPC();\n' % self.base_name
-
-    def makeWrite(self):
-        if self.write_code != None:
-            return self.buildWriteCode('setNextMicroPC')
-        return 'xc->setNextMicroPC(%s);\n' % self.base_name
-
-class NPCOperand(Operand):
-    def makeConstructor(self):
-        return ''
-
-    def makeRead(self):
-        if self.read_code != None:
-            return self.buildReadCode('readNextPC')
-        return '%s = xc->readNextPC();\n' % self.base_name
+        if self.reg_spec:
+            # A component of the PC state.
+            return '%s = __parserAutoPCState.%s();\n' % \
+                (self.base_name, self.reg_spec)
+        else:
+            # The whole PC state itself.
+            return '%s = xc->pcState();\n' % self.base_name
 
     def makeWrite(self):
-        if self.write_code != None:
-            return self.buildWriteCode('setNextPC')
-        return 'xc->setNextPC(%s);\n' % self.base_name
-
-class NNPCOperand(Operand):
-    def makeConstructor(self):
-        return ''
+        if self.reg_spec:
+            # A component of the PC state.
+            return '__parserAutoPCState.%s(%s);\n' % \
+                (self.reg_spec, self.base_name)
+        else:
+            # The whole PC state itself.
+            return 'xc->pcState(%s);\n' % self.base_name
 
-    def makeRead(self):
-        if self.read_code != None:
-            return self.buildReadCode('readNextNPC')
-        return '%s = xc->readNextNPC();\n' % self.base_name
+    def makeDecl(self):
+        ctype = 'TheISA::PCState'
+        if self.isPCPart():
+            ctype = self.ctype
+        return "%s %s;\n" % (ctype, self.base_name)
 
-    def makeWrite(self):
-        if self.write_code != None:
-            return self.buildWriteCode('setNextNPC')
-        return 'xc->setNextNPC(%s);\n' % self.base_name
-
-def buildOperandNameMap(user_dict, lineno):
-    global operandNameMap
-    operandNameMap = {}
-    for (op_name, val) in user_dict.iteritems():
-        (base_cls_name, dflt_ext, reg_spec, flags, sort_pri) = val[:5]
-        if len(val) > 5:
-            read_code = val[5]
-        else:
-            read_code = None
-        if len(val) > 6:
-            write_code = val[6]
-        else:
-            write_code = None
-        if len(val) > 7:
-            error(lineno,
-                  'error: too many attributes for operand "%s"' %
-                  base_cls_name)
-            
-        (dflt_size, dflt_ctype, dflt_is_signed) = operandTypeMap[dflt_ext]
-        # Canonical flag structure is a triple of lists, where each list
-        # indicates the set of flags implied by this operand always, when
-        # used as a source, and when used as a dest, respectively.
-        # For simplicity this can be initialized using a variety of fairly
-        # obvious shortcuts; we convert these to canonical form here.
-        if not flags:
-            # no flags specified (e.g., 'None')
-            flags = ( [], [], [] )
-        elif isinstance(flags, str):
-            # a single flag: assumed to be unconditional
-            flags = ( [ flags ], [], [] )
-        elif isinstance(flags, list):
-            # a list of flags: also assumed to be unconditional
-            flags = ( flags, [], [] )
-        elif isinstance(flags, tuple):
-            # it's a tuple: it should be a triple,
-            # but each item could be a single string or a list
-            (uncond_flags, src_flags, dest_flags) = flags
-            flags = (makeList(uncond_flags),
-                     makeList(src_flags), makeList(dest_flags))
-        # Accumulate attributes of new operand class in tmp_dict
-        tmp_dict = {}
-        for attr in ('dflt_ext', 'reg_spec', 'flags', 'sort_pri',
-                     'dflt_size', 'dflt_ctype', 'dflt_is_signed',
-                     'read_code', 'write_code'):
-            tmp_dict[attr] = eval(attr)
-        tmp_dict['base_name'] = op_name
-        # New class name will be e.g. "IntReg_Ra"
-        cls_name = base_cls_name + '_' + op_name
-        # Evaluate string arg to get class object.  Note that the
-        # actual base class for "IntReg" is "IntRegOperand", i.e. we
-        # have to append "Operand".
-        try:
-            base_cls = eval(base_cls_name + 'Operand')
-        except NameError:
-            error(lineno,
-                  'error: unknown operand base class "%s"' % base_cls_name)
-        # The following statement creates a new class called
-        # <cls_name> as a subclass of <base_cls> with the attributes
-        # in tmp_dict, just as if we evaluated a class declaration.
-        operandNameMap[op_name] = type(cls_name, (base_cls,), tmp_dict)
-
-    # Define operand variables.
-    operands = user_dict.keys()
-
-    operandsREString = (r'''
-    (?<![\w\.])      # neg. lookbehind assertion: prevent partial matches
-    ((%s)(?:\.(\w+))?)   # match: operand with optional '.' then suffix
-    (?![\w\.])       # neg. lookahead assertion: prevent partial matches
-    '''
-                        % string.join(operands, '|'))
-
-    global operandsRE
-    operandsRE = re.compile(operandsREString, re.MULTILINE|re.VERBOSE)
-
-    # Same as operandsREString, but extension is mandatory, and only two
-    # groups are returned (base and ext, not full name as above).
-    # Used for subtituting '_' for '.' to make C++ identifiers.
-    operandsWithExtREString = (r'(?<![\w\.])(%s)\.(\w+)(?![\w\.])'
-                               % string.join(operands, '|'))
-
-    global operandsWithExtRE
-    operandsWithExtRE = re.compile(operandsWithExtREString, re.MULTILINE)
-
-maxInstSrcRegs = 0
-maxInstDestRegs = 0
+    def isPCState(self):
+        return 1
 
 class OperandList(object):
     '''Find all the operands in the given code block.  Returns an operand
     descriptor list (instance of class OperandList).'''
-    def __init__(self, code):
+    def __init__(self, parser, code):
         self.items = []
         self.bases = {}
-        # delete comments so we don't match on reg specifiers inside
-        code = commentRE.sub('', code)
+        # delete strings and comments so we don't match on operands inside
+        for regEx in (stringRE, commentRE):
+            code = regEx.sub('', code)
         # search for operands
         next_pos = 0
         while 1:
-            match = operandsRE.search(code, next_pos)
+            match = parser.operandsRE.search(code, next_pos)
             if not match:
                 # no more matches: we're done
                 break
@@ -917,14 +708,14 @@ class OperandList(object):
             op_desc = self.find_base(op_base)
             if op_desc:
                 if op_desc.ext != op_ext:
-                    error(0, 'Inconsistent extensions for operand %s' % \
+                    error('Inconsistent extensions for operand %s' % \
                           op_base)
                 op_desc.is_src = op_desc.is_src or is_src
                 op_desc.is_dest = op_desc.is_dest or is_dest
             else:
                 # new operand: create new descriptor
-                op_desc = operandNameMap[op_base](op_full, op_ext,
-                                                  is_src, is_dest)
+                op_desc = parser.operandNameMap[op_base](parser,
+                    op_full, op_ext, is_src, is_dest)
                 self.append(op_desc)
             # start next search after end of current match
             next_pos = match.end()
@@ -950,14 +741,12 @@ class OperandList(object):
                         self.numIntDestRegs += 1
             elif op_desc.isMem():
                 if self.memOperand:
-                    error(0, "Code block has more than one memory operand.")
+                    error("Code block has more than one memory operand.")
                 self.memOperand = op_desc
-        global maxInstSrcRegs
-        global maxInstDestRegs
-        if maxInstSrcRegs < self.numSrcRegs:
-            maxInstSrcRegs = self.numSrcRegs
-        if maxInstDestRegs < self.numDestRegs:
-            maxInstDestRegs = self.numDestRegs
+        if parser.maxInstSrcRegs < self.numSrcRegs:
+            parser.maxInstSrcRegs = self.numSrcRegs
+        if parser.maxInstDestRegs < self.numDestRegs:
+            parser.maxInstDestRegs = self.numDestRegs
         # now make a final pass to finalize op_desc fields that may depend
         # on the register enumeration
         for op_desc in self.items:
@@ -1011,15 +800,16 @@ class OperandList(object):
 class SubOperandList(OperandList):
     '''Find all the operands in the given code block.  Returns an operand
     descriptor list (instance of class OperandList).'''
-    def __init__(self, code, master_list):
+    def __init__(self, parser, code, master_list):
         self.items = []
         self.bases = {}
-        # delete comments so we don't match on reg specifiers inside
-        code = commentRE.sub('', code)
+        # delete strings and comments so we don't match on operands inside
+        for regEx in (stringRE, commentRE):
+            code = regEx.sub('', code)
         # search for operands
         next_pos = 0
         while 1:
-            match = operandsRE.search(code, next_pos)
+            match = parser.operandsRE.search(code, next_pos)
             if not match:
                 # no more matches: we're done
                 break
@@ -1029,9 +819,8 @@ class SubOperandList(OperandList):
             # find this op in the master list
             op_desc = master_list.find_base(op_base)
             if not op_desc:
-                error(0, 'Found operand %s which is not in the master list!' \
-                        ' This is an internal error' % \
-                          op_base)
+                error('Found operand %s which is not in the master list!' \
+                      ' This is an internal error' % op_base)
             else:
                 # See if we've already found this operand
                 op_desc = self.find_base(op_base)
@@ -1043,33 +832,42 @@ class SubOperandList(OperandList):
             next_pos = match.end()
         self.sort()
         self.memOperand = None
+        # Whether the whole PC needs to be read so parts of it can be accessed
+        self.readPC = False
+        # Whether the whole PC needs to be written after parts of it were
+        # changed
+        self.setPC = False
+        # Whether this instruction manipulates the whole PC or parts of it.
+        # Mixing the two is a bad idea and flagged as an error.
+        self.pcPart = None
         for op_desc in self.items:
+            if op_desc.isPCPart():
+                self.readPC = True
+                if op_desc.is_dest:
+                    self.setPC = True
+            if op_desc.isPCState():
+                if self.pcPart is not None:
+                    if self.pcPart and not op_desc.isPCPart() or \
+                            not self.pcPart and op_desc.isPCPart():
+                        error("Mixed whole and partial PC state operands.")
+                self.pcPart = op_desc.isPCPart()
             if op_desc.isMem():
                 if self.memOperand:
-                    error(0, "Code block has more than one memory operand.")
+                    error("Code block has more than one memory operand.")
                 self.memOperand = op_desc
 
+# Regular expression object to match C++ strings
+stringRE = re.compile(r'"([^"\\]|\\.)*"')
+
 # Regular expression object to match C++ comments
 # (used in findOperands())
-commentRE = re.compile(r'//.*\n')
+commentRE = re.compile(r'(^)?[^\S\n]*/(?:\*(.*?)\*/[^\S\n]*|/[^\n]*)($)?',
+        re.DOTALL | re.MULTILINE)
 
 # Regular expression object to match assignment statements
 # (used in findOperands())
 assignRE = re.compile(r'\s*=(?!=)', re.MULTILINE)
 
-# Munge operand names in code string to make legal C++ variable names.
-# This means getting rid of the type extension if any.
-# (Will match base_name attribute of Operand object.)
-def substMungedOpNames(code):
-    return operandsWithExtRE.sub(r'\1', code)
-
-# Fix up code snippets for final substitution in templates.
-def mungeSnippet(s):
-    if isinstance(s, str):
-        return substMungedOpNames(substBitOps(s))
-    else:
-        return s
-
 def makeFlagConstructor(flag_list):
     if len(flag_list) == 0:
         return ''
@@ -1093,7 +891,7 @@ instFlagRE = re.compile(r'Is.*')
 opClassRE = re.compile(r'.*Op|No_OpClass')
 
 class InstObjParams(object):
-    def __init__(self, mnem, class_name, base_class = '',
+    def __init__(self, parser, mnem, class_name, base_class = '',
                  snippets = {}, opt_args = []):
         self.mnemonic = mnem
         self.class_name = class_name
@@ -1103,7 +901,7 @@ class InstObjParams(object):
         compositeCode = ' '.join(map(str, snippets.values()))
         self.snippets = snippets
 
-        self.operands = OperandList(compositeCode)
+        self.operands = OperandList(parser, compositeCode)
         self.constructor = self.operands.concatAttrStrings('constructor')
         self.constructor += \
                  '\n\t_numSrcRegs = %d;' % self.operands.numSrcRegs
@@ -1137,7 +935,7 @@ class InstObjParams(object):
             elif opClassRE.match(oa):
                 self.op_class = oa
             else:
-                error(0, 'InstObjParams: optional arg "%s" not recognized '
+                error('InstObjParams: optional arg "%s" not recognized '
                       'as StaticInst::Flag or OpClass.' % oa)
 
         # add flag initialization to contructor here to include
@@ -1167,19 +965,6 @@ class Stack(list):
     def top(self):
         return self[-1]
 
-# The global format stack.
-formatStack = Stack(NoFormat())
-
-# The global default case stack.
-defaultStack = Stack(None)
-
-# Global stack that tracks current file and line number.
-# Each element is a tuple (filename, lineno) that records the
-# *current* filename and the line number in the *previous* file where
-# it was included.
-fileNameStack = Stack()
-
-
 #######################
 #
 # Output file template
@@ -1222,10 +1007,36 @@ namespace %(namespace)s {
 '''
 
 class ISAParser(Grammar):
-    def __init__(self, *args, **kwargs):
-        super(ISAParser, self).__init__(*args, **kwargs)
+    def __init__(self, output_dir, cpu_models):
+        super(ISAParser, self).__init__()
+        self.output_dir = output_dir
+
+        self.cpuModels = cpu_models
+
+        # variable to hold templates
         self.templateMap = {}
 
+        # This dictionary maps format name strings to Format objects.
+        self.formatMap = {}
+
+        # The format stack.
+        self.formatStack = Stack(NoFormat())
+
+        # The default case stack.
+        self.defaultStack = Stack(None)
+
+        # Stack that tracks current file and line number.  Each
+        # element is a tuple (filename, lineno) that records the
+        # *current* filename and the line number in the *previous*
+        # file where it was included.
+        self.fileNameStack = Stack()
+
+        symbols = ('makeList', 're', 'string')
+        self.exportContext = dict([(s, eval(s)) for s in symbols])
+
+        self.maxInstSrcRegs = 0
+        self.maxInstDestRegs = 0
+
     #####################################################################
     #
     #                                Lexer
@@ -1317,7 +1128,7 @@ class ISAParser(Grammar):
         try:
             t.value = int(t.value,0)
         except ValueError:
-            error(t.lexer.lineno, 'Integer value "%s" too large' % t.value)
+            error(t, 'Integer value "%s" too large' % t.value)
             t.value = 0
         return t
 
@@ -1346,13 +1157,13 @@ class ISAParser(Grammar):
         return t
 
     def t_NEWFILE(self, t):
-        r'^\#\#newfile\s+"[\w/.-]*"'
-        fileNameStack.push((t.value[11:-1], t.lexer.lineno))
+        r'^\#\#newfile\s+"[^"]*"'
+        self.fileNameStack.push((t.value[11:-1], t.lexer.lineno))
         t.lexer.lineno = 0
 
     def t_ENDFILE(self, t):
         r'^\#\#endfile'
-        (old_filename, t.lexer.lineno) = fileNameStack.pop()
+        (old_filename, t.lexer.lineno) = self.fileNameStack.pop()
 
     #
     # The functions t_NEWLINE, t_ignore, and t_error are
@@ -1373,7 +1184,7 @@ class ISAParser(Grammar):
 
     # Error handler
     def t_error(self, t):
-        error(t.lexer.lineno, "illegal character '%s'" % t.value[0])
+        error(t, "illegal character '%s'" % t.value[0])
         t.skip(1)
 
     #####################################################################
@@ -1407,7 +1218,7 @@ class ISAParser(Grammar):
         # wrap the decode block as a function definition
         t[4].wrap_decode_block('''
 StaticInstPtr
-%(isa_name)s::decodeInst(%(isa_name)s::ExtMachInst machInst)
+%(isa_name)s::Decoder::decodeInst(%(isa_name)s::ExtMachInst machInst)
 {
     using namespace %(namespace)s;
 ''' % vars(), '}')
@@ -1426,7 +1237,7 @@ StaticInstPtr
     # def and/or output statements.
     def p_opt_defs_and_outputs_0(self, t):
         'opt_defs_and_outputs : empty'
-        t[0] = GenCode()
+        t[0] = GenCode(self)
 
     def p_opt_defs_and_outputs_1(self, t):
         'opt_defs_and_outputs : defs_and_outputs'
@@ -1463,22 +1274,22 @@ StaticInstPtr
     # get handled in GenCode) by doubling them first so that the
     # format operation will reduce them back to single '%'s.
     def process_output(self, s):
-        s = protect_non_subst_percents(s)
+        s = self.protectNonSubstPercents(s)
         # protects cpu-specific symbols too
-        s = protect_cpu_symbols(s)
+        s = self.protectCpuSymbols(s)
         return substBitOps(s % self.templateMap)
 
     def p_output_header(self, t):
         'output_header : OUTPUT HEADER CODELIT SEMI'
-        t[0] = GenCode(header_output = self.process_output(t[3]))
+        t[0] = GenCode(self, header_output = self.process_output(t[3]))
 
     def p_output_decoder(self, t):
         'output_decoder : OUTPUT DECODER CODELIT SEMI'
-        t[0] = GenCode(decoder_output = self.process_output(t[3]))
+        t[0] = GenCode(self, decoder_output = self.process_output(t[3]))
 
     def p_output_exec(self, t):
         'output_exec : OUTPUT EXEC CODELIT SEMI'
-        t[0] = GenCode(exec_output = self.process_output(t[3]))
+        t[0] = GenCode(self, exec_output = self.process_output(t[3]))
 
     # global let blocks 'let {{...}}' (Python code blocks) are
     # executed directly when seen.  Note that these execute in a
@@ -1486,47 +1297,50 @@ StaticInstPtr
     # from polluting this script's namespace.
     def p_global_let(self, t):
         'global_let : LET CODELIT SEMI'
-        updateExportContext()
-        exportContext["header_output"] = ''
-        exportContext["decoder_output"] = ''
-        exportContext["exec_output"] = ''
-        exportContext["decode_block"] = ''
+        self.updateExportContext()
+        self.exportContext["header_output"] = ''
+        self.exportContext["decoder_output"] = ''
+        self.exportContext["exec_output"] = ''
+        self.exportContext["decode_block"] = ''
         try:
-            exec fixPythonIndentation(t[2]) in exportContext
+            exec fixPythonIndentation(t[2]) in self.exportContext
         except Exception, exc:
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'error: %s in global let block "%s".' % (exc, t[2]))
-        t[0] = GenCode(header_output = exportContext["header_output"],
-                       decoder_output = exportContext["decoder_output"],
-                       exec_output = exportContext["exec_output"],
-                       decode_block = exportContext["decode_block"])
+            if debug:
+                raise
+            error(t, 'error: %s in global let block "%s".' % (exc, t[2]))
+        t[0] = GenCode(self,
+                       header_output=self.exportContext["header_output"],
+                       decoder_output=self.exportContext["decoder_output"],
+                       exec_output=self.exportContext["exec_output"],
+                       decode_block=self.exportContext["decode_block"])
 
     # Define the mapping from operand type extensions to C++ types and
     # bit widths (stored in operandTypeMap).
     def p_def_operand_types(self, t):
         'def_operand_types : DEF OPERAND_TYPES CODELIT SEMI'
         try:
-            user_dict = eval('{' + t[3] + '}')
+            self.operandTypeMap = eval('{' + t[3] + '}')
         except Exception, exc:
-            error(t.lexer.lineno,
+            if debug:
+                raise
+            error(t,
                   'error: %s in def operand_types block "%s".' % (exc, t[3]))
-        buildOperandTypeMap(user_dict, t.lexer.lineno)
-        t[0] = GenCode() # contributes nothing to the output C++ file
+        t[0] = GenCode(self) # contributes nothing to the output C++ file
 
     # Define the mapping from operand names to operand classes and
     # other traits.  Stored in operandNameMap.
     def p_def_operands(self, t):
         'def_operands : DEF OPERANDS CODELIT SEMI'
-        if not globals().has_key('operandTypeMap'):
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'error: operand types must be defined before operands')
+        if not hasattr(self, 'operandTypeMap'):
+            error(t, 'error: operand types must be defined before operands')
         try:
-            user_dict = eval('{' + t[3] + '}', exportContext)
+            user_dict = eval('{' + t[3] + '}', self.exportContext)
         except Exception, exc:
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'error: %s in def operands block "%s".' % (exc, t[3]))
-        buildOperandNameMap(user_dict, t.lexer.lineno)
-        t[0] = GenCode() # contributes nothing to the output C++ file
+            if debug:
+                raise
+            error(t, 'error: %s in def operands block "%s".' % (exc, t[3]))
+        self.buildOperandNameMap(user_dict, t.lexer.lineno)
+        t[0] = GenCode(self) # contributes nothing to the output C++ file
 
     # A bitfield definition looks like:
     # 'def [signed] bitfield <ID> [<first>:<last>]'
@@ -1537,7 +1351,7 @@ StaticInstPtr
         if (t[2] == 'signed'):
             expr = 'sext<%d>(%s)' % (t[6] - t[8] + 1, expr)
         hash_define = '#undef %s\n#define %s\t%s\n' % (t[4], t[4], expr)
-        t[0] = GenCode(header_output = hash_define)
+        t[0] = GenCode(self, header_output=hash_define)
 
     # alternate form for single bit: 'def [signed] bitfield <ID> [<bit>]'
     def p_def_bitfield_1(self, t):
@@ -1546,17 +1360,16 @@ StaticInstPtr
         if (t[2] == 'signed'):
             expr = 'sext<%d>(%s)' % (1, expr)
         hash_define = '#undef %s\n#define %s\t%s\n' % (t[4], t[4], expr)
-        t[0] = GenCode(header_output = hash_define)
+        t[0] = GenCode(self, header_output=hash_define)
 
     # alternate form for structure member: 'def bitfield <ID> <ID>'
     def p_def_bitfield_struct(self, t):
         'def_bitfield_struct : DEF opt_signed BITFIELD ID id_with_dot SEMI'
         if (t[2] != ''):
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'error: structure bitfields are always unsigned.')
+            error(t, 'error: structure bitfields are always unsigned.')
         expr = 'machInst.%s' % t[5]
         hash_define = '#undef %s\n#define %s\t%s\n' % (t[4], t[4], expr)
-        t[0] = GenCode(header_output = hash_define)
+        t[0] = GenCode(self, header_output=hash_define)
 
     def p_id_with_dot_0(self, t):
         'id_with_dot : ID'
@@ -1576,16 +1389,16 @@ StaticInstPtr
 
     def p_def_template(self, t):
         'def_template : DEF TEMPLATE ID CODELIT SEMI'
-        self.templateMap[t[3]] = Template(t[4])
-        t[0] = GenCode()
+        self.templateMap[t[3]] = Template(self, t[4])
+        t[0] = GenCode(self)
 
     # An instruction format definition looks like
     # "def format <fmt>(<params>) {{...}};"
     def p_def_format(self, t):
         'def_format : DEF FORMAT ID LPAREN param_list RPAREN CODELIT SEMI'
         (id, params, code) = (t[3], t[5], t[7])
-        defFormat(id, params, code, t.lexer.lineno)
-        t[0] = GenCode()
+        self.defFormat(id, params, code, t.lexer.lineno)
+        t[0] = GenCode(self)
 
     # The formal parameter list for an instruction format is a
     # possibly empty list of comma-separated parameters.  Positional
@@ -1658,7 +1471,7 @@ StaticInstPtr
     #
     def p_decode_block(self, t):
         'decode_block : DECODE ID opt_default LBRACE decode_stmt_list RBRACE'
-        default_defaults = defaultStack.pop()
+        default_defaults = self.defaultStack.pop()
         codeObj = t[5]
         # use the "default defaults" only if there was no explicit
         # default statement in decode_stmt_list
@@ -1675,7 +1488,7 @@ StaticInstPtr
         'opt_default : empty'
         # no default specified: reuse the one currently at the top of
         # the stack
-        defaultStack.push(defaultStack.top())
+        self.defaultStack.push(self.defaultStack.top())
         # no meaningful value returned
         t[0] = None
 
@@ -1684,7 +1497,7 @@ StaticInstPtr
         # push the new default
         codeObj = t[2]
         codeObj.wrap_decode_block('\ndefault:\n', 'break;\n')
-        defaultStack.push(codeObj)
+        self.defaultStack.push(codeObj)
         # no meaningful value returned
         t[0] = None
 
@@ -1695,7 +1508,7 @@ StaticInstPtr
     def p_decode_stmt_list_1(self, t):
         'decode_stmt_list : decode_stmt decode_stmt_list'
         if (t[1].has_decode_default and t[2].has_decode_default):
-            error(t.lexer.lineno, 'Two default cases in decode block')
+            error(t, 'Two default cases in decode block')
         t[0] = t[1] + t[2]
 
     #
@@ -1717,7 +1530,7 @@ StaticInstPtr
     # the code generated by the other statements.
     def p_decode_stmt_cpp(self, t):
         'decode_stmt : CPPDIRECTIVE'
-        t[0] = GenCode(t[1], t[1], t[1], t[1])
+        t[0] = GenCode(self, t[1], t[1], t[1], t[1])
 
     # A format block 'format <foo> { ... }' sets the default
     # instruction format used to handle instruction definitions inside
@@ -1730,7 +1543,7 @@ StaticInstPtr
         # is processed (see below).  Once the parser has recognized
         # the full production (though the right brace), we're done
         # with the format, so now we can pop it.
-        formatStack.pop()
+        self.formatStack.pop()
         t[0] = t[4]
 
     # This rule exists so we can set the current format (& push the
@@ -1739,11 +1552,10 @@ StaticInstPtr
     def p_push_format_id(self, t):
         'push_format_id : ID'
         try:
-            formatStack.push(formatMap[t[1]])
+            self.formatStack.push(self.formatMap[t[1]])
             t[0] = ('', '// format %s' % t[1])
         except KeyError:
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'instruction format "%s" not defined.' % t[1])
+            error(t, 'instruction format "%s" not defined.' % t[1])
 
     # Nested decode block: if the value of the current field matches
     # the specified constant, do a nested decode on some other field.
@@ -1800,8 +1612,8 @@ StaticInstPtr
     def p_inst_0(self, t):
         'inst : ID LPAREN arg_list RPAREN'
         # Pass the ID and arg list to the current format class to deal with.
-        currentFormat = formatStack.top()
-        codeObj = currentFormat.defineInst(t[1], t[3], t.lexer.lineno)
+        currentFormat = self.formatStack.top()
+        codeObj = currentFormat.defineInst(self, t[1], t[3], t.lexer.lineno)
         args = ','.join(map(str, t[3]))
         args = re.sub('(?m)^', '//', args)
         args = re.sub('^//', '', args)
@@ -1814,11 +1626,11 @@ StaticInstPtr
     def p_inst_1(self, t):
         'inst : ID DBLCOLON ID LPAREN arg_list RPAREN'
         try:
-            format = formatMap[t[1]]
+            format = self.formatMap[t[1]]
         except KeyError:
-            error(t.lexer.lineno,
-                  'instruction format "%s" not defined.' % t[1])
-        codeObj = format.defineInst(t[3], t[5], t.lexer.lineno)
+            error(t, 'instruction format "%s" not defined.' % t[1])
+
+        codeObj = format.defineInst(self, t[3], t[5], t.lexer.lineno)
         comment = '\n// %s::%s(%s)\n' % (t[1], t[3], t[5])
         codeObj.prepend_all(comment)
         t[0] = codeObj
@@ -1909,128 +1721,288 @@ StaticInstPtr
     # t.value)
     def p_error(self, t):
         if t:
-            error(t.lexer.lineno, "syntax error at '%s'" % t.value)
+            error(t, "syntax error at '%s'" % t.value)
         else:
-            error(0, "unknown syntax error", True)
+            error("unknown syntax error")
 
     # END OF GRAMMAR RULES
 
-# Now build the parser.
-parser = ISAParser()
-
-# Update the output file only if the new contents are different from
-# the current contents.  Minimizes the files that need to be rebuilt
-# after minor changes.
-def update_if_needed(file, contents):
-    update = False
-    if os.access(file, os.R_OK):
-        f = open(file, 'r')
-        old_contents = f.read()
-        f.close()
-        if contents != old_contents:
-            print 'Updating', file
-            os.remove(file) # in case it's write-protected
-            update = True
+    def updateExportContext(self):
+
+        # create a continuation that allows us to grab the current parser
+        def wrapInstObjParams(*args):
+            return InstObjParams(self, *args)
+        self.exportContext['InstObjParams'] = wrapInstObjParams
+        self.exportContext.update(self.templateMap)
+
+    def defFormat(self, id, params, code, lineno):
+        '''Define a new format'''
+
+        # make sure we haven't already defined this one
+        if id in self.formatMap:
+            error(lineno, 'format %s redefined.' % id)
+
+        # create new object and store in global map
+        self.formatMap[id] = Format(id, params, code)
+
+    def expandCpuSymbolsToDict(self, template):
+        '''Expand template with CPU-specific references into a
+        dictionary with an entry for each CPU model name.  The entry
+        key is the model name and the corresponding value is the
+        template with the CPU-specific refs substituted for that
+        model.'''
+
+        # Protect '%'s that don't go with CPU-specific terms
+        t = re.sub(r'%(?!\(CPU_)', '%%', template)
+        result = {}
+        for cpu in self.cpuModels:
+            result[cpu.name] = t % cpu.strings
+        return result
+
+    def expandCpuSymbolsToString(self, template):
+        '''*If* the template has CPU-specific references, return a
+        single string containing a copy of the template for each CPU
+        model with the corresponding values substituted in.  If the
+        template has no CPU-specific references, it is returned
+        unmodified.'''
+
+        if template.find('%(CPU_') != -1:
+            return reduce(lambda x,y: x+y,
+                          self.expandCpuSymbolsToDict(template).values())
         else:
-            print 'File', file, 'is unchanged'
-    else:
-        print 'Generating', file
-        update = True
-    if update:
-        f = open(file, 'w')
-        f.write(contents)
-        f.close()
-
-# This regular expression matches '##include' directives
-includeRE = re.compile(r'^\s*##include\s+"(?P<filename>[\w/.-]*)".*$',
-                       re.MULTILINE)
-
-# Function to replace a matched '##include' directive with the
-# contents of the specified file (with nested ##includes replaced
-# recursively).  'matchobj' is an re match object (from a match of
-# includeRE) and 'dirname' is the directory relative to which the file
-# path should be resolved.
-def replace_include(matchobj, dirname):
-    fname = matchobj.group('filename')
-    full_fname = os.path.normpath(os.path.join(dirname, fname))
-    contents = '##newfile "%s"\n%s\n##endfile\n' % \
-               (full_fname, read_and_flatten(full_fname))
-    return contents
-
-# Read a file and recursively flatten nested '##include' files.
-def read_and_flatten(filename):
-    current_dir = os.path.dirname(filename)
-    try:
-        contents = open(filename).read()
-    except IOError:
-        error(0, 'Error including file "%s"' % filename)
-    fileNameStack.push((filename, 0))
-    # Find any includes and include them
-    contents = includeRE.sub(lambda m: replace_include(m, current_dir),
-                             contents)
-    fileNameStack.pop()
-    return contents
+            return template
 
-#
-# Read in and parse the ISA description.
-#
-def parse_isa_desc(isa_desc_file, output_dir):
-    # Read file and (recursively) all included files into a string.
-    # PLY requires that the input be in a single string so we have to
-    # do this up front.
-    isa_desc = read_and_flatten(isa_desc_file)
-
-    # Initialize filename stack with outer file.
-    fileNameStack.push((isa_desc_file, 0))
-
-    # Parse it.
-    (isa_name, namespace, global_code, namespace_code) = parser.parse(isa_desc)
-
-    # grab the last three path components of isa_desc_file to put in
-    # the output
-    filename = '/'.join(isa_desc_file.split('/')[-3:])
-
-    # generate decoder.hh
-    includes = '#include "base/bitfield.hh" // for bitfield support'
-    global_output = global_code.header_output
-    namespace_output = namespace_code.header_output
-    decode_function = ''
-    update_if_needed(output_dir + '/decoder.hh', file_template % vars())
-
-    # generate decoder.cc
-    includes = '#include "decoder.hh"'
-    global_output = global_code.decoder_output
-    namespace_output = namespace_code.decoder_output
-    # namespace_output += namespace_code.decode_block
-    decode_function = namespace_code.decode_block
-    update_if_needed(output_dir + '/decoder.cc', file_template % vars())
-
-    # generate per-cpu exec files
-    for cpu in cpu_models:
-        includes = '#include "decoder.hh"\n'
-        includes += cpu.includes
-        global_output = global_code.exec_output[cpu.name]
-        namespace_output = namespace_code.exec_output[cpu.name]
+    def protectCpuSymbols(self, template):
+        '''Protect CPU-specific references by doubling the
+        corresponding '%'s (in preparation for substituting a different
+        set of references into the template).'''
+
+        return re.sub(r'%(?=\(CPU_)', '%%', template)
+
+    def protectNonSubstPercents(self, s):
+        '''Protect any non-dict-substitution '%'s in a format string
+        (i.e. those not followed by '(')'''
+
+        return re.sub(r'%(?!\()', '%%', s)
+
+    def buildOperandNameMap(self, user_dict, lineno):
+        operand_name = {}
+        for op_name, val in user_dict.iteritems():
+            base_cls_name, dflt_ext, reg_spec, flags, sort_pri = val[:5]
+            if len(val) > 5:
+                read_code = val[5]
+            else:
+                read_code = None
+            if len(val) > 6:
+                write_code = val[6]
+            else:
+                write_code = None
+            if len(val) > 7:
+                error(lineno,
+                      'error: too many attributes for operand "%s"' %
+                      base_cls_name)
+
+            # Canonical flag structure is a triple of lists, where each list
+            # indicates the set of flags implied by this operand always, when
+            # used as a source, and when used as a dest, respectively.
+            # For simplicity this can be initialized using a variety of fairly
+            # obvious shortcuts; we convert these to canonical form here.
+            if not flags:
+                # no flags specified (e.g., 'None')
+                flags = ( [], [], [] )
+            elif isinstance(flags, str):
+                # a single flag: assumed to be unconditional
+                flags = ( [ flags ], [], [] )
+            elif isinstance(flags, list):
+                # a list of flags: also assumed to be unconditional
+                flags = ( flags, [], [] )
+            elif isinstance(flags, tuple):
+                # it's a tuple: it should be a triple,
+                # but each item could be a single string or a list
+                (uncond_flags, src_flags, dest_flags) = flags
+                flags = (makeList(uncond_flags),
+                         makeList(src_flags), makeList(dest_flags))
+            # Accumulate attributes of new operand class in tmp_dict
+            tmp_dict = {}
+            attrList = ['reg_spec', 'flags', 'sort_pri',
+                        'read_code', 'write_code']
+            if dflt_ext:
+                dflt_ctype = self.operandTypeMap[dflt_ext]
+                attrList.extend(['dflt_ctype', 'dflt_ext'])
+            for attr in attrList:
+                tmp_dict[attr] = eval(attr)
+            tmp_dict['base_name'] = op_name
+            # New class name will be e.g. "IntReg_Ra"
+            cls_name = base_cls_name + '_' + op_name
+            # Evaluate string arg to get class object.  Note that the
+            # actual base class for "IntReg" is "IntRegOperand", i.e. we
+            # have to append "Operand".
+            try:
+                base_cls = eval(base_cls_name + 'Operand')
+            except NameError:
+                error(lineno,
+                      'error: unknown operand base class "%s"' % base_cls_name)
+            # The following statement creates a new class called
+            # <cls_name> as a subclass of <base_cls> with the attributes
+            # in tmp_dict, just as if we evaluated a class declaration.
+            operand_name[op_name] = type(cls_name, (base_cls,), tmp_dict)
+
+        self.operandNameMap = operand_name
+
+        # Define operand variables.
+        operands = user_dict.keys()
+        extensions = self.operandTypeMap.keys()
+
+        operandsREString = r'''
+        (?<!\w)      # neg. lookbehind assertion: prevent partial matches
+        ((%s)(?:_(%s))?)   # match: operand with optional '_' then suffix
+        (?!\w)       # neg. lookahead assertion: prevent partial matches
+        ''' % (string.join(operands, '|'), string.join(extensions, '|'))
+
+        self.operandsRE = re.compile(operandsREString, re.MULTILINE|re.VERBOSE)
+
+        # Same as operandsREString, but extension is mandatory, and only two
+        # groups are returned (base and ext, not full name as above).
+        # Used for subtituting '_' for '.' to make C++ identifiers.
+        operandsWithExtREString = r'(?<!\w)(%s)_(%s)(?!\w)' \
+            % (string.join(operands, '|'), string.join(extensions, '|'))
+
+        self.operandsWithExtRE = \
+            re.compile(operandsWithExtREString, re.MULTILINE)
+
+    def substMungedOpNames(self, code):
+        '''Munge operand names in code string to make legal C++
+        variable names.  This means getting rid of the type extension
+        if any.  Will match base_name attribute of Operand object.)'''
+        return self.operandsWithExtRE.sub(r'\1', code)
+
+    def mungeSnippet(self, s):
+        '''Fix up code snippets for final substitution in templates.'''
+        if isinstance(s, str):
+            return self.substMungedOpNames(substBitOps(s))
+        else:
+            return s
+
+    def update_if_needed(self, file, contents):
+        '''Update the output file only if the new contents are
+        different from the current contents.  Minimizes the files that
+        need to be rebuilt after minor changes.'''
+
+        file = os.path.join(self.output_dir, file)
+        update = False
+        if os.access(file, os.R_OK):
+            f = open(file, 'r')
+            old_contents = f.read()
+            f.close()
+            if contents != old_contents:
+                os.remove(file) # in case it's write-protected
+                update = True
+            else:
+                print 'File', file, 'is unchanged'
+        else:
+            update = True
+        if update:
+            f = open(file, 'w')
+            f.write(contents)
+            f.close()
+
+    # This regular expression matches '##include' directives
+    includeRE = re.compile(r'^\s*##include\s+"(?P<filename>[^"]*)".*$',
+                           re.MULTILINE)
+
+    def replace_include(self, matchobj, dirname):
+        """Function to replace a matched '##include' directive with the
+        contents of the specified file (with nested ##includes
+        replaced recursively).  'matchobj' is an re match object
+        (from a match of includeRE) and 'dirname' is the directory
+        relative to which the file path should be resolved."""
+
+        fname = matchobj.group('filename')
+        full_fname = os.path.normpath(os.path.join(dirname, fname))
+        contents = '##newfile "%s"\n%s\n##endfile\n' % \
+                   (full_fname, self.read_and_flatten(full_fname))
+        return contents
+
+    def read_and_flatten(self, filename):
+        """Read a file and recursively flatten nested '##include' files."""
+
+        current_dir = os.path.dirname(filename)
+        try:
+            contents = open(filename).read()
+        except IOError:
+            error('Error including file "%s"' % filename)
+
+        self.fileNameStack.push((filename, 0))
+
+        # Find any includes and include them
+        def replace(matchobj):
+            return self.replace_include(matchobj, current_dir)
+        contents = self.includeRE.sub(replace, contents)
+
+        self.fileNameStack.pop()
+        return contents
+
+    def _parse_isa_desc(self, isa_desc_file):
+        '''Read in and parse the ISA description.'''
+
+        # Read file and (recursively) all included files into a string.
+        # PLY requires that the input be in a single string so we have to
+        # do this up front.
+        isa_desc = self.read_and_flatten(isa_desc_file)
+
+        # Initialize filename stack with outer file.
+        self.fileNameStack.push((isa_desc_file, 0))
+
+        # Parse it.
+        (isa_name, namespace, global_code, namespace_code) = \
+                   self.parse_string(isa_desc)
+
+        # grab the last three path components of isa_desc_file to put in
+        # the output
+        filename = '/'.join(isa_desc_file.split('/')[-3:])
+
+        # generate decoder.hh
+        includes = '#include "base/bitfield.hh" // for bitfield support'
+        global_output = global_code.header_output
+        namespace_output = namespace_code.header_output
         decode_function = ''
-        update_if_needed(output_dir + '/' + cpu.filename,
-                          file_template % vars())
-
-    # The variable names here are hacky, but this will creat local variables
-    # which will be referenced in vars() which have the value of the globals.
-    global maxInstSrcRegs
-    MaxInstSrcRegs = maxInstSrcRegs
-    global maxInstDestRegs
-    MaxInstDestRegs = maxInstDestRegs
-    # max_inst_regs.hh
-    update_if_needed(output_dir + '/max_inst_regs.hh', \
-            max_inst_regs_template % vars())
-
-# global list of CpuModel objects (see cpu_models.py)
-cpu_models = []
+        self.update_if_needed('decoder.hh', file_template % vars())
+
+        # generate decoder.cc
+        includes = '#include "decoder.hh"'
+        global_output = global_code.decoder_output
+        namespace_output = namespace_code.decoder_output
+        # namespace_output += namespace_code.decode_block
+        decode_function = namespace_code.decode_block
+        self.update_if_needed('decoder.cc', file_template % vars())
+
+        # generate per-cpu exec files
+        for cpu in self.cpuModels:
+            includes = '#include "decoder.hh"\n'
+            includes += cpu.includes
+            global_output = global_code.exec_output[cpu.name]
+            namespace_output = namespace_code.exec_output[cpu.name]
+            decode_function = ''
+            self.update_if_needed(cpu.filename, file_template % vars())
+
+        # The variable names here are hacky, but this will creat local
+        # variables which will be referenced in vars() which have the
+        # value of the globals.
+        MaxInstSrcRegs = self.maxInstSrcRegs
+        MaxInstDestRegs = self.maxInstDestRegs
+        # max_inst_regs.hh
+        self.update_if_needed('max_inst_regs.hh',
+                              max_inst_regs_template % vars())
+
+    def parse_isa_desc(self, *args, **kwargs):
+        try:
+            self._parse_isa_desc(*args, **kwargs)
+        except ISAParserError, e:
+            e.exit(self.fileNameStack)
 
 # Called as script: get args from command line.
 # Args are: <path to cpu_models.py> <isa desc file> <output dir> <cpu models>
 if __name__ == '__main__':
     execfile(sys.argv[1])  # read in CpuModel definitions
     cpu_models = [CpuModel.dict[cpu] for cpu in sys.argv[4:]]
-    parse_isa_desc(sys.argv[2], sys.argv[3])
+    ISAParser(sys.argv[3], cpu_models).parse_isa_desc(sys.argv[2])