x86: logSize and lruSeq are now optional ckpt params
[gem5.git] / src / arch / x86 / process.cc
index f7b5468b401b9f78ce942f0791eaf0ca68fea121..cce8e3a3d7d4b438f52771330f45d15a1559babf 100644 (file)
@@ -1,4 +1,16 @@
 /*
+ * Copyright (c) 2007 The Hewlett-Packard Development Company
+ * All rights reserved.
+ *
+ * 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.
+ *
  * Copyright (c) 2003-2006 The Regents of The University of Michigan
  * All rights reserved.
  *
  *          Ali Saidi
  */
 
-/*
- * 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 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
- * 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 IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
- * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
- * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
- * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
- * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
- * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
- * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
- * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
- * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
- * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
- * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
- *
- * Authors: Gabe Black
- */
-
+#include "arch/x86/regs/misc.hh"
+#include "arch/x86/regs/segment.hh"
 #include "arch/x86/isa_traits.hh"
 #include "arch/x86/process.hh"
-#include "arch/x86/segmentregs.hh"
 #include "arch/x86/types.hh"
-#include "base/loader/object_file.hh"
 #include "base/loader/elf_object.hh"
+#include "base/loader/object_file.hh"
 #include "base/misc.hh"
 #include "base/trace.hh"
 #include "cpu/thread_context.hh"
+#include "debug/Stack.hh"
 #include "mem/page_table.hh"
-#include "mem/translating_port.hh"
 #include "sim/process_impl.hh"
 #include "sim/syscall_emul.hh"
 #include "sim/system.hh"
@@ -138,6 +94,12 @@ X86_64LiveProcess::X86_64LiveProcess(LiveProcessParams *params,
         int _numSyscallDescs) :
     X86LiveProcess(params, objFile, _syscallDescs, _numSyscallDescs)
 {
+
+    vsyscallPage.base = 0xffffffffff600000ULL;
+    vsyscallPage.size = VMPageSize;
+    vsyscallPage.vtimeOffset = 0x400;
+    vsyscallPage.vgettimeofdayOffset = 0x410;
+
     // Set up stack. On X86_64 Linux, stack goes from the top of memory
     // downward, less the hole for the kernel address space plus one page
     // for undertermined purposes.
@@ -154,10 +116,12 @@ X86_64LiveProcess::X86_64LiveProcess(LiveProcessParams *params,
 void
 I386LiveProcess::syscall(int64_t callnum, ThreadContext *tc)
 {
-    Addr eip = tc->readPC();
+    TheISA::PCState pc = tc->pcState();
+    Addr eip = pc.pc();
     if (eip >= vsyscallPage.base &&
             eip < vsyscallPage.base + vsyscallPage.size) {
-        tc->setNextPC(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset);
+        pc.npc(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset);
+        tc->pcState(pc);
     }
     X86LiveProcess::syscall(callnum, tc);
 }
@@ -168,7 +132,7 @@ I386LiveProcess::I386LiveProcess(LiveProcessParams *params,
         int _numSyscallDescs) :
     X86LiveProcess(params, objFile, _syscallDescs, _numSyscallDescs)
 {
-    _gdtStart = 0x100000000;
+    _gdtStart = ULL(0xffffd000);
     _gdtSize = VMPageSize;
 
     vsyscallPage.base = 0xffffe000ULL;
@@ -176,14 +140,14 @@ I386LiveProcess::I386LiveProcess(LiveProcessParams *params,
     vsyscallPage.vsyscallOffset = 0x400;
     vsyscallPage.vsysexitOffset = 0x410;
 
-    stack_base = vsyscallPage.base;
+    stack_base = _gdtStart;
 
     // Set pointer for next thread stack.  Reserve 8M for main stack.
     next_thread_stack_base = stack_base - (8 * 1024 * 1024);
 
     // Set up region for mmaps. This was determined empirically and may not
     // always be correct.
-    mmap_start = mmap_end = (Addr)0xf7ffd000ULL;
+    mmap_start = mmap_end = (Addr)0xf7ffe000ULL;
 }
 
 SyscallDesc*
@@ -195,25 +159,46 @@ X86LiveProcess::getDesc(int callnum)
 }
 
 void
-X86_64LiveProcess::startup()
+X86_64LiveProcess::initState()
 {
-    LiveProcess::startup();
-
-    if (checkpointRestored)
-        return;
+    X86LiveProcess::initState();
 
     argsInit(sizeof(uint64_t), VMPageSize);
 
+       // Set up the vsyscall page for this process.
+    allocateMem(vsyscallPage.base, vsyscallPage.size);
+    uint8_t vtimeBlob[] = {
+        0x48,0xc7,0xc0,0xc9,0x00,0x00,0x00,    // mov    $0xc9,%rax
+        0x0f,0x05,                             // syscall
+        0xc3                                   // retq
+    };
+    initVirtMem.writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vtimeOffset,
+            vtimeBlob, sizeof(vtimeBlob));
+
+    uint8_t vgettimeofdayBlob[] = {
+        0x48,0xc7,0xc0,0x60,0x00,0x00,0x00,    // mov    $0x60,%rax
+        0x0f,0x05,                             // syscall
+        0xc3                                   // retq
+    };
+    initVirtMem.writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vgettimeofdayOffset,
+            vgettimeofdayBlob, sizeof(vgettimeofdayBlob));
+
     for (int i = 0; i < contextIds.size(); i++) {
         ThreadContext * tc = system->getThreadContext(contextIds[i]);
 
         SegAttr dataAttr = 0;
+        dataAttr.dpl = 3;
+        dataAttr.unusable = 0;
+        dataAttr.defaultSize = 1;
+        dataAttr.longMode = 1;
+        dataAttr.avl = 0;
+        dataAttr.granularity = 1;
+        dataAttr.present = 1;
+        dataAttr.type = 3;
         dataAttr.writable = 1;
         dataAttr.readable = 1;
         dataAttr.expandDown = 0;
-        dataAttr.dpl = 3;
-        dataAttr.defaultSize = 0;
-        dataAttr.longMode = 1;
+        dataAttr.system = 1;
 
         //Initialize the segment registers.
         for(int seg = 0; seg < NUM_SEGMENTREGS; seg++) {
@@ -223,12 +208,18 @@ X86_64LiveProcess::startup()
         }
 
         SegAttr csAttr = 0;
-        csAttr.writable = 0;
-        csAttr.readable = 1;
-        csAttr.expandDown = 0;
         csAttr.dpl = 3;
+        csAttr.unusable = 0;
         csAttr.defaultSize = 0;
         csAttr.longMode = 1;
+        csAttr.avl = 0;
+        csAttr.granularity = 1;
+        csAttr.present = 1;
+        csAttr.type = 10;
+        csAttr.writable = 0;
+        csAttr.readable = 1;
+        csAttr.expandDown = 0;
+        csAttr.system = 1;
 
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_CS_ATTR, csAttr);
 
@@ -257,16 +248,15 @@ X86_64LiveProcess::startup()
                     // setting it to one.
         cr0.pe = 1; // We're definitely in protected mode.
         tc->setMiscReg(MISCREG_CR0, cr0);
+
+        tc->setMiscReg(MISCREG_MXCSR, 0x1f80);
     }
 }
 
 void
-I386LiveProcess::startup()
+I386LiveProcess::initState()
 {
-    LiveProcess::startup();
-
-    if (checkpointRestored)
-        return;
+    X86LiveProcess::initState();
 
     argsInit(sizeof(uint32_t), VMPageSize);
 
@@ -274,16 +264,16 @@ I386LiveProcess::startup()
      * Set up a GDT for this process. The whole GDT wouldn't really be for
      * this process, but the only parts we care about are.
      */
-    pTable->allocate(_gdtStart, _gdtSize);
+    allocateMem(_gdtStart, _gdtSize);
     uint64_t zero = 0;
     assert(_gdtSize % sizeof(zero) == 0);
     for (Addr gdtCurrent = _gdtStart;
             gdtCurrent < _gdtStart + _gdtSize; gdtCurrent += sizeof(zero)) {
-        initVirtMem->write(gdtCurrent, zero);
+        initVirtMem.write(gdtCurrent, zero);
     }
 
     // Set up the vsyscall page for this process.
-    pTable->allocate(vsyscallPage.base, vsyscallPage.size);
+    allocateMem(vsyscallPage.base, vsyscallPage.size);
     uint8_t vsyscallBlob[] = {
         0x51,       // push %ecx
         0x52,       // push %edp
@@ -291,7 +281,7 @@ I386LiveProcess::startup()
         0x89, 0xe5, // mov %esp, %ebp
         0x0f, 0x34  // sysenter
     };
-    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsyscallOffset,
+    initVirtMem.writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsyscallOffset,
             vsyscallBlob, sizeof(vsyscallBlob));
 
     uint8_t vsysexitBlob[] = {
@@ -300,19 +290,25 @@ I386LiveProcess::startup()
         0x59,       // pop %ecx
         0xc3        // ret
     };
-    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset,
+    initVirtMem.writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset,
             vsysexitBlob, sizeof(vsysexitBlob));
 
     for (int i = 0; i < contextIds.size(); i++) {
         ThreadContext * tc = system->getThreadContext(contextIds[i]);
 
         SegAttr dataAttr = 0;
-        dataAttr.writable = 1;
-        dataAttr.readable = 1;
-        dataAttr.expandDown = 0;
         dataAttr.dpl = 3;
+        dataAttr.unusable = 0;
         dataAttr.defaultSize = 1;
         dataAttr.longMode = 0;
+        dataAttr.avl = 0;
+        dataAttr.granularity = 1;
+        dataAttr.present = 1;
+        dataAttr.type = 3;
+        dataAttr.writable = 1;
+        dataAttr.readable = 1;
+        dataAttr.expandDown = 0;
+        dataAttr.system = 1;
 
         //Initialize the segment registers.
         for(int seg = 0; seg < NUM_SEGMENTREGS; seg++) {
@@ -324,12 +320,18 @@ I386LiveProcess::startup()
         }
 
         SegAttr csAttr = 0;
-        csAttr.writable = 0;
-        csAttr.readable = 1;
-        csAttr.expandDown = 0;
         csAttr.dpl = 3;
+        csAttr.unusable = 0;
         csAttr.defaultSize = 1;
         csAttr.longMode = 0;
+        csAttr.avl = 0;
+        csAttr.granularity = 1;
+        csAttr.present = 1;
+        csAttr.type = 0xa;
+        csAttr.writable = 0;
+        csAttr.readable = 1;
+        csAttr.expandDown = 0;
+        csAttr.system = 1;
 
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_CS_ATTR, csAttr);
 
@@ -365,6 +367,8 @@ I386LiveProcess::startup()
                     // setting it to one.
         cr0.pe = 1; // We're definitely in protected mode.
         tc->setMiscReg(MISCREG_CR0, cr0);
+
+        tc->setMiscReg(MISCREG_MXCSR, 0x1f80);
     }
 }
 
@@ -472,6 +476,7 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
         //The system page size
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PAGESZ, X86ISA::VMPageSize));
         //Frequency at which times() increments
+        //Defined to be 100 in the kernel source.
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_CLKTCK, 100));
         // For statically linked executables, this is the virtual address of the
         // program header tables if they appear in the executable image
@@ -480,7 +485,6 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PHENT, elfObject->programHeaderSize()));
         // This is the number of program headers from the original elf file.
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PHNUM, elfObject->programHeaderCount()));
-        //Defined to be 100 in the kernel source.
         //This is the address of the elf "interpreter", It should be set
         //to 0 for regular executables. It should be something else
         //(not sure what) for dynamic libraries.
@@ -497,7 +501,11 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_EGID, egid()));
         //Whether to enable "secure mode" in the executable
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_SECURE, 0));
-        //The string "x86_64" with unknown meaning
+        //The address of 16 "random" bytes.
+        auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_RANDOM, 0));
+        //The name of the program
+        auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_EXECFN, 0));
+        //The platform string
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PLATFORM, 0));
     }
 
@@ -510,8 +518,11 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
     //It's purpose is to let the user space linker examine the original file.
     int file_name_size = filename.size() + 1;
 
+    const int numRandomBytes = 16;
+    int aux_data_size = numRandomBytes;
+
     string platform = "x86_64";
-    int aux_data_size = platform.size() + 1;
+    aux_data_size += platform.size() + 1;
 
     int env_data_size = 0;
     for (int i = 0; i < envp.size(); ++i) {
@@ -565,8 +576,7 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
     stack_size = stack_base - stack_min;
 
     // map memory
-    pTable->allocate(roundDown(stack_min, pageSize),
-                     roundUp(stack_size, pageSize));
+    allocateMem(roundDown(stack_min, pageSize), roundUp(stack_size, pageSize));
 
     // map out initial stack contents
     IntType sentry_base = stack_base - sentry_size;
@@ -598,45 +608,47 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
 
     //Write out the sentry void *
     IntType sentry_NULL = 0;
-    initVirtMem->writeBlob(sentry_base,
+    initVirtMem.writeBlob(sentry_base,
             (uint8_t*)&sentry_NULL, sentry_size);
 
     //Write the file name
-    initVirtMem->writeString(file_name_base, filename.c_str());
+    initVirtMem.writeString(file_name_base, filename.c_str());
 
-    //Fix up the aux vector which points to the "platform" string
-    assert(auxv[auxv.size() - 1].a_type = M5_AT_PLATFORM);
-    auxv[auxv.size() - 1].a_val = aux_data_base;
+    //Fix up the aux vectors which point to data
+    assert(auxv[auxv.size() - 3].a_type == M5_AT_RANDOM);
+    auxv[auxv.size() - 3].a_val = aux_data_base;
+    assert(auxv[auxv.size() - 2].a_type == M5_AT_EXECFN);
+    auxv[auxv.size() - 2].a_val = argv_array_base;
+    assert(auxv[auxv.size() - 1].a_type == M5_AT_PLATFORM);
+    auxv[auxv.size() - 1].a_val = aux_data_base + numRandomBytes;
 
     //Copy the aux stuff
     for(int x = 0; x < auxv.size(); x++)
     {
-        initVirtMem->writeBlob(auxv_array_base + x * 2 * intSize,
+        initVirtMem.writeBlob(auxv_array_base + x * 2 * intSize,
                 (uint8_t*)&(auxv[x].a_type), intSize);
-        initVirtMem->writeBlob(auxv_array_base + (x * 2 + 1) * intSize,
+        initVirtMem.writeBlob(auxv_array_base + (x * 2 + 1) * intSize,
                 (uint8_t*)&(auxv[x].a_val), intSize);
     }
     //Write out the terminating zeroed auxilliary vector
     const uint64_t zero = 0;
-    initVirtMem->writeBlob(auxv_array_base + 2 * intSize * auxv.size(),
+    initVirtMem.writeBlob(auxv_array_base + 2 * intSize * auxv.size(),
             (uint8_t*)&zero, 2 * intSize);
 
-    initVirtMem->writeString(aux_data_base, platform.c_str());
+    initVirtMem.writeString(aux_data_base, platform.c_str());
 
     copyStringArray(envp, envp_array_base, env_data_base, initVirtMem);
     copyStringArray(argv, argv_array_base, arg_data_base, initVirtMem);
 
-    initVirtMem->writeBlob(argc_base, (uint8_t*)&guestArgc, intSize);
+    initVirtMem.writeBlob(argc_base, (uint8_t*)&guestArgc, intSize);
 
     ThreadContext *tc = system->getThreadContext(contextIds[0]);
     //Set the stack pointer register
     tc->setIntReg(StackPointerReg, stack_min);
 
-    Addr prog_entry = objFile->entryPoint();
     // There doesn't need to be any segment base added in since we're dealing
     // with the flat segmentation model.
-    tc->setPC(prog_entry);
-    tc->setNextPC(prog_entry + sizeof(MachInst));
+    tc->pcState(objFile->entryPoint());
 
     //Align the "stack_min" to a page boundary.
     stack_min = roundDown(stack_min, pageSize);
@@ -648,6 +660,8 @@ void
 X86_64LiveProcess::argsInit(int intSize, int pageSize)
 {
     std::vector<AuxVector<uint64_t> > extraAuxvs;
+    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint64_t>(M5_AT_SYSINFO_EHDR,
+                vsyscallPage.base));
     X86LiveProcess::argsInit<uint64_t>(pageSize, extraAuxvs);
 }
 
@@ -656,9 +670,10 @@ I386LiveProcess::argsInit(int intSize, int pageSize)
 {
     std::vector<AuxVector<uint32_t> > extraAuxvs;
     //Tell the binary where the vsyscall part of the vsyscall page is.
-    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(0x20,
+    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(M5_AT_SYSINFO,
                 vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsyscallOffset));
-    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(0x21, vsyscallPage.base));
+    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(M5_AT_SYSINFO_EHDR,
+                vsyscallPage.base));
     X86LiveProcess::argsInit<uint32_t>(pageSize, extraAuxvs);
 }
 
@@ -669,10 +684,10 @@ X86LiveProcess::setSyscallReturn(ThreadContext *tc, SyscallReturn return_value)
 }
 
 X86ISA::IntReg
-X86_64LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int i)
+X86_64LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i)
 {
     assert(i < NumArgumentRegs);
-    return tc->readIntReg(ArgumentReg[i]);
+    return tc->readIntReg(ArgumentReg[i++]);
 }
 
 void
@@ -683,10 +698,21 @@ X86_64LiveProcess::setSyscallArg(ThreadContext *tc, int i, X86ISA::IntReg val)
 }
 
 X86ISA::IntReg
-I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int i)
+I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i)
 {
     assert(i < NumArgumentRegs32);
-    return tc->readIntReg(ArgumentReg32[i]);
+    return tc->readIntReg(ArgumentReg32[i++]);
+}
+
+X86ISA::IntReg
+I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i, int width)
+{
+    assert(width == 32 || width == 64);
+    assert(i < NumArgumentRegs);
+    uint64_t retVal = tc->readIntReg(ArgumentReg32[i++]) & mask(32);
+    if (width == 64)
+        retVal |= ((uint64_t)tc->readIntReg(ArgumentReg[i++]) << 32);
+    return retVal;
 }
 
 void