sim: Move the BaseTLB to src/arch/generic/
[gem5.git] / src / arch / mips / tlb.cc
index b644ae18de716f3bd506be254b8c5abefdce57a5..b43797541491e14caeb85588d4950939ad772e3e 100644 (file)
@@ -1,5 +1,6 @@
 /*
  * Copyright (c) 2001-2005 The Regents of The University of Michigan
+ * Copyright (c) 2007 MIPS Technologies, Inc.
  * All rights reserved.
  *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  *
- * Authors: Gabe Black
+ * Authors: Nathan Binkert
+ *          Steve Reinhardt
+ *          Jaidev Patwardhan
+ *          Zhengxing Li
+ *          Deyuan Guo
  */
 
-#include <cstring>
+#include <string>
+#include <vector>
 
+#include "arch/mips/faults.hh"
+#include "arch/mips/pagetable.hh"
+#include "arch/mips/pra_constants.hh"
 #include "arch/mips/tlb.hh"
+#include "arch/mips/utility.hh"
+#include "base/inifile.hh"
+#include "base/str.hh"
+#include "base/trace.hh"
+#include "cpu/thread_context.hh"
+#include "debug/MipsPRA.hh"
+#include "debug/TLB.hh"
+#include "mem/page_table.hh"
+#include "params/MipsTLB.hh"
+#include "sim/process.hh"
 
-namespace MipsISA {
-    Fault
-    TLB::translate(RequestPtr req, ThreadContext *tc, bool)
-    {
-        Fault fault = GenericTLB::translate(req, tc);
-        if (fault != NoFault)
-            return fault;
+using namespace std;
+using namespace MipsISA;
 
-        typeof(req->getSize()) size = req->getSize();
-        Addr paddr = req->getPaddr();
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+//  MIPS TLB
+//
 
-        if (!isPowerOf2(size))
-            panic("Invalid request size!\n");
-        if ((size - 1) & paddr)
-            return new GenericAlignmentFault(paddr);
+TLB::TLB(const Params *p)
+    : BaseTLB(p), size(p->size), nlu(0)
+{
+    table = new PTE[size];
+    memset(table, 0, sizeof(PTE[size]));
+    smallPages = 0;
+}
+
+TLB::~TLB()
+{
+    if (table)
+        delete [] table;
+}
+
+// look up an entry in the TLB
+MipsISA::PTE *
+TLB::lookup(Addr vpn, uint8_t asn) const
+{
+    // assume not found...
+    PTE *retval = NULL;
+    PageTable::const_iterator i = lookupTable.find(vpn);
+    if (i != lookupTable.end()) {
+        while (i->first == vpn) {
+            int index = i->second;
+            PTE *pte = &table[index];
+
+            /* 1KB TLB Lookup code - from MIPS ARM Volume III - Rev. 2.50 */
+            Addr Mask = pte->Mask;
+            Addr InvMask = ~Mask;
+            Addr VPN  = pte->VPN;
+            if (((vpn & InvMask) == (VPN & InvMask)) &&
+                    (pte->G  || (asn == pte->asid))) {
+                // We have a VPN + ASID Match
+                retval = pte;
+                break;
+            }
+            ++i;
+        }
+    }
+
+    DPRINTF(TLB, "lookup %#x, asn %#x -> %s ppn %#x\n", vpn, (int)asn,
+            retval ? "hit" : "miss", retval ? retval->PFN1 : 0);
+    return retval;
+}
+
+MipsISA::PTE*
+TLB::getEntry(unsigned Index) const
+{
+    // Make sure that Index is valid
+    assert(Index<size);
+    return &table[Index];
+}
+
+int
+TLB::probeEntry(Addr vpn, uint8_t asn) const
+{
+    // assume not found...
+    int Ind = -1;
+    PageTable::const_iterator i = lookupTable.find(vpn);
+    if (i != lookupTable.end()) {
+        while (i->first == vpn) {
+            int index = i->second;
+            PTE *pte = &table[index];
 
-        return NoFault;
+            /* 1KB TLB Lookup code - from MIPS ARM Volume III - Rev. 2.50 */
+            Addr Mask = pte->Mask;
+            Addr InvMask = ~Mask;
+            Addr VPN = pte->VPN;
+            if (((vpn & InvMask) == (VPN & InvMask)) &&
+                    (pte->G  || (asn == pte->asid))) {
+                // We have a VPN + ASID Match
+                Ind = index;
+                break;
+            }
+            ++i;
+        }
     }
+    DPRINTF(MipsPRA,"VPN: %x, asid: %d, Result of TLBP: %d\n",vpn,asn,Ind);
+    return Ind;
+}
 
-    void
-    TlbEntry::serialize(std::ostream &os)
-    {
-        SERIALIZE_SCALAR(pageStart);
+inline Fault
+TLB::checkCacheability(RequestPtr &req)
+{
+    Addr VAddrUncacheable = 0xA0000000;
+    // In MIPS, cacheability is controlled by certain bits of the virtual
+    // address or by the TLB entry
+    if ((req->getVaddr() & VAddrUncacheable) == VAddrUncacheable) {
+        // mark request as uncacheable
+        req->setFlags(Request::UNCACHEABLE);
     }
+    return NoFault;
+}
 
-    void
-    TlbEntry::unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section)
-    {
-        UNSERIALIZE_SCALAR(pageStart);
+void
+TLB::insertAt(PTE &pte, unsigned Index, int _smallPages)
+{
+    smallPages = _smallPages;
+    if (Index > size) {
+        warn("Attempted to write at index (%d) beyond TLB size (%d)",
+                Index, size);
+    } else {
+        // Update TLB
+        DPRINTF(TLB, "TLB[%d]: %x %x %x %x\n",
+                Index, pte.Mask << 11,
+                ((pte.VPN << 11) | pte.asid),
+                ((pte.PFN0 << 6) | (pte.C0 << 3) |
+                 (pte.D0 << 2) | (pte.V0 <<1) | pte.G),
+                ((pte.PFN1 <<6) | (pte.C1 << 3) |
+                 (pte.D1 << 2) | (pte.V1 <<1) | pte.G));
+        if (table[Index].V0 || table[Index].V1) {
+            // Previous entry is valid
+            PageTable::iterator i = lookupTable.find(table[Index].VPN);
+            lookupTable.erase(i);
+        }
+        table[Index]=pte;
+        // Update fast lookup table
+        lookupTable.insert(make_pair(table[Index].VPN, Index));
     }
-};
+}
+
+// insert a new TLB entry
+void
+TLB::insert(Addr addr, PTE &pte)
+{
+    fatal("TLB Insert not yet implemented\n");
+}
+
+void
+TLB::flushAll()
+{
+    DPRINTF(TLB, "flushAll\n");
+    memset(table, 0, sizeof(PTE[size]));
+    lookupTable.clear();
+    nlu = 0;
+}
+
+void
+TLB::serialize(ostream &os)
+{
+    SERIALIZE_SCALAR(size);
+    SERIALIZE_SCALAR(nlu);
+
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        nameOut(os, csprintf("%s.PTE%d", name(), i));
+        table[i].serialize(os);
+    }
+}
+
+void
+TLB::unserialize(Checkpoint *cp, const string &section)
+{
+    UNSERIALIZE_SCALAR(size);
+    UNSERIALIZE_SCALAR(nlu);
+
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        table[i].unserialize(cp, csprintf("%s.PTE%d", section, i));
+        if (table[i].V0 || table[i].V1) {
+            lookupTable.insert(make_pair(table[i].VPN, i));
+        }
+    }
+}
+
+void
+TLB::regStats()
+{
+    read_hits
+        .name(name() + ".read_hits")
+        .desc("DTB read hits")
+        ;
 
-MipsISA::ITB *
-MipsITBParams::create()
+    read_misses
+        .name(name() + ".read_misses")
+        .desc("DTB read misses")
+        ;
+
+
+    read_accesses
+        .name(name() + ".read_accesses")
+        .desc("DTB read accesses")
+        ;
+
+    write_hits
+        .name(name() + ".write_hits")
+        .desc("DTB write hits")
+        ;
+
+    write_misses
+        .name(name() + ".write_misses")
+        .desc("DTB write misses")
+        ;
+
+
+    write_accesses
+        .name(name() + ".write_accesses")
+        .desc("DTB write accesses")
+        ;
+
+    hits
+        .name(name() + ".hits")
+        .desc("DTB hits")
+        ;
+
+    misses
+        .name(name() + ".misses")
+        .desc("DTB misses")
+        ;
+
+    accesses
+        .name(name() + ".accesses")
+        .desc("DTB accesses")
+        ;
+
+    hits = read_hits + write_hits;
+    misses = read_misses + write_misses;
+    accesses = read_accesses + write_accesses;
+}
+
+Fault
+TLB::translateInst(RequestPtr req, ThreadContext *tc)
+{
+    if (FullSystem)
+        panic("translateInst not implemented in MIPS.\n");
+
+    Process * p = tc->getProcessPtr();
+
+    Fault fault = p->pTable->translate(req);
+    if (fault != NoFault)
+        return fault;
+
+    return NoFault;
+}
+
+Fault
+TLB::translateData(RequestPtr req, ThreadContext *tc, bool write)
 {
-    return new MipsISA::ITB(this);
+    if (FullSystem)
+        panic("translateData not implemented in MIPS.\n");
+
+    Process * p = tc->getProcessPtr();
+
+    Fault fault = p->pTable->translate(req);
+    if (fault != NoFault)
+        return fault;
+
+    return NoFault;
+}
+
+Fault
+TLB::translateAtomic(RequestPtr req, ThreadContext *tc, Mode mode)
+{
+    if (mode == Execute)
+        return translateInst(req, tc);
+    else
+        return translateData(req, tc, mode == Write);
+}
+
+void
+TLB::translateTiming(RequestPtr req, ThreadContext *tc,
+        Translation *translation, Mode mode)
+{
+    assert(translation);
+    translation->finish(translateAtomic(req, tc, mode), req, tc, mode);
+}
+
+Fault
+TLB::translateFunctional(RequestPtr req, ThreadContext *tc, Mode mode)
+{
+    panic("Not implemented\n");
+    return NoFault;
+}
+
+Fault
+TLB::finalizePhysical(RequestPtr req, ThreadContext *tc, Mode mode) const
+{
+    return NoFault;
+}
+
+
+MipsISA::PTE &
+TLB::index(bool advance)
+{
+    PTE *pte = &table[nlu];
+
+    if (advance)
+        nextnlu();
+
+    return *pte;
 }
 
-MipsISA::DTB *
-MipsDTBParams::create()
+MipsISA::TLB *
+MipsTLBParams::create()
 {
-    return new MipsISA::DTB(this);
+    return new TLB(this);
 }