mem-cache: Add multiple eviction stats
[gem5.git] / src / arch / x86 / pagetable.hh
index e21978b1ce339546d695e98cae7c0fd3788b6a8c..f5e1a05f00cf61e4baa6112243ae5454ec1b2bbd 100644 (file)
@@ -1,44 +1,27 @@
 /*
+ * Copyright (c) 2014 Advanced Micro Devices, Inc.
  * Copyright (c) 2007 The Hewlett-Packard Development Company
  * All rights reserved.
  *
- * Redistribution and use of this software in source and binary forms,
- * with or without modification, are permitted provided that the
- * following conditions are met:
+ * The license below extends only to copyright in the software and shall
+ * not be construed as granting a license to any other intellectual
+ * property including but not limited to intellectual property relating
+ * to a hardware implementation of the functionality of the software
+ * licensed hereunder.  You may use the software subject to the license
+ * terms below provided that you ensure that this notice is replicated
+ * unmodified and in its entirety in all distributions of the software,
+ * modified or unmodified, in source code or in binary form.
  *
- * The software must be used only for Non-Commercial Use which means any
- * use which is NOT directed to receiving any direct monetary
- * compensation for, or commercial advantage from such use.  Illustrative
- * examples of non-commercial use are academic research, personal study,
- * teaching, education and corporate research & development.
- * Illustrative examples of commercial use are distributing products for
- * commercial advantage and providing services using the software for
- * commercial advantage.
- *
- * If you wish to use this software or functionality therein that may be
- * covered by patents for commercial use, please contact:
- *     Director of Intellectual Property Licensing
- *     Office of Strategy and Technology
- *     Hewlett-Packard Company
- *     1501 Page Mill Road
- *     Palo Alto, California  94304
- *
- * 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 HOLDER(s), HEWLETT-PACKARD COMPANY, nor the names of its
+ * 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.  No right of
- * sublicense is granted herewith.  Derivatives of the software and
- * output created using the software may be prepared, but only for
- * Non-Commercial Uses.  Derivatives of the software may be shared with
- * others provided: (i) the others agree to abide by the list of
- * conditions herein which includes the Non-Commercial Use restrictions;
- * and (ii) such Derivatives of the software include the above copyright
- * notice to acknowledge the contribution from this software where
- * applicable, this list of conditions and the disclaimer below.
+ * 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
 
 #include <iostream>
 #include <string>
+#include <vector>
 
 #include "base/bitunion.hh"
-#include "base/misc.hh"
 #include "base/types.hh"
+#include "base/trie.hh"
+#include "arch/x86/system.hh"
+#include "debug/MMU.hh"
 
 class Checkpoint;
+class ThreadContext;
 
 namespace X86ISA
 {
-    BitUnion64(VAddr)
-        Bitfield<20, 12> longl1;
-        Bitfield<29, 21> longl2;
-        Bitfield<38, 30> longl3;
-        Bitfield<47, 39> longl4;
-
-        Bitfield<20, 12> pael1;
-        Bitfield<29, 21> pael2;
-        Bitfield<31, 30> pael3;
+    struct TlbEntry;
+}
 
-        Bitfield<21, 12> norml1;
-        Bitfield<31, 22> norml2;
-    EndBitUnion(VAddr)
+typedef Trie<Addr, X86ISA::TlbEntry> TlbEntryTrie;
 
-    struct TlbEntry
+namespace X86ISA
+{
+    struct TlbEntry : public Serializable
     {
         // The base of the physical page.
         Addr paddr;
 
         // The beginning of the virtual page this entry maps.
         Addr vaddr;
-        // The size of the page this entry represents.
-        Addr size;
+        // The size of the page this represents, in address bits.
+        unsigned logBytes;
 
         // Read permission is always available, assuming it isn't blocked by
         // other mechanisms.
@@ -109,9 +89,14 @@ namespace X86ISA
         bool patBit;
         // Whether or not memory on this page can be executed.
         bool noExec;
+        // A sequence number to keep track of LRU.
+        uint64_t lruSeq;
+
+        TlbEntryTrie::Handle trieHandle;
 
-        TlbEntry(Addr asn, Addr _vaddr, Addr _paddr);
-        TlbEntry() {}
+        TlbEntry(Addr asn, Addr _vaddr, Addr _paddr,
+                 bool uncacheable, bool read_only);
+        TlbEntry();
 
         void
         updateVaddr(Addr new_vaddr)
@@ -124,8 +109,96 @@ namespace X86ISA
             return paddr;
         }
 
-        void serialize(std::ostream &os);
-        void unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section);
+        // Return the page size in bytes
+        int size()
+        {
+            return (1 << logBytes);
+        }
+
+        void serialize(CheckpointOut &cp) const override;
+        void unserialize(CheckpointIn &cp) override;
+    };
+
+
+    BitUnion64(VAddr)
+        Bitfield<20, 12> longl1;
+        Bitfield<29, 21> longl2;
+        Bitfield<38, 30> longl3;
+        Bitfield<47, 39> longl4;
+
+        Bitfield<20, 12> pael1;
+        Bitfield<29, 21> pael2;
+        Bitfield<31, 30> pael3;
+
+        Bitfield<21, 12> norml1;
+        Bitfield<31, 22> norml2;
+    EndBitUnion(VAddr)
+
+    // Unfortunately, the placement of the base field in a page table entry is
+    // very erratic and would make a mess here. It might be moved here at some
+    // point in the future.
+    BitUnion64(PageTableEntry)
+        Bitfield<63> nx;
+        Bitfield<51, 12> base;
+        Bitfield<11, 9> avl;
+        Bitfield<8> g;
+        Bitfield<7> ps;
+        Bitfield<6> d;
+        Bitfield<5> a;
+        Bitfield<4> pcd;
+        Bitfield<3> pwt;
+        Bitfield<2> u;
+        Bitfield<1> w;
+        Bitfield<0> p;
+    EndBitUnion(PageTableEntry)
+
+    template <int first, int last>
+    class LongModePTE
+    {
+      public:
+        Addr paddr() { return pte.base << PageShift; }
+        void paddr(Addr addr) { pte.base = addr >> PageShift; }
+
+        bool present() { return pte.p; }
+        void present(bool p) { pte.p = p ? 1 : 0; }
+
+        bool uncacheable() { return pte.pcd; }
+        void uncacheable(bool u) { pte.pcd = u ? 1 : 0; }
+
+        bool readonly() { return !pte.w; }
+        void readonly(bool r) { pte.w = r ? 0 : 1; }
+
+        void
+        read(PortProxy &p, Addr table, Addr vaddr)
+        {
+            entryAddr = table;
+            entryAddr += bits(vaddr, first, last) * sizeof(PageTableEntry);
+            pte = p.read<PageTableEntry>(entryAddr);
+        }
+
+        void
+        reset(Addr _paddr, bool _present=true,
+              bool _uncacheable=false, bool _readonly=false)
+        {
+            pte = 0;
+            pte.u = 1;
+            paddr(_paddr);
+            present(_present);
+            uncacheable(_uncacheable);
+            readonly(_readonly);
+        };
+
+        void write(PortProxy &p) { p.write(entryAddr, pte); }
+
+        static int
+        tableSize()
+        {
+            return 1 << ((first - last) + 4 - PageShift);
+        }
+
+      protected:
+        PageTableEntry pte;
+        Addr entryAddr;
     };
 }