mem-cache: Add multiple eviction stats
[gem5.git] / src / arch / x86 / utility.cc
index e56e96b998b72611ddcdccecb8a6673388ab9e68..75f242d83e0b6dfc0d9c9b1a5263d97f6674d8d3 100644 (file)
  * Authors: Gabe Black
  */
 
+#include "arch/x86/utility.hh"
+
 #include "arch/x86/interrupts.hh"
 #include "arch/x86/registers.hh"
-#include "arch/x86/tlb.hh"
-#include "arch/x86/utility.hh"
 #include "arch/x86/x86_traits.hh"
 #include "cpu/base.hh"
-#include "sim/system.hh"
+#include "fputils/fp80.h"
+#include "sim/full_system.hh"
 
 namespace X86ISA {
 
 uint64_t
 getArgument(ThreadContext *tc, int &number, uint16_t size, bool fp)
 {
-    panic("getArgument() not implemented for x86!\n");
-    M5_DUMMY_RETURN
-}
-
-void initCPU(ThreadContext *tc, int cpuId)
-{
-    // This function is essentially performing a reset. The actual INIT
-    // interrupt does a subset of this, so we'll piggyback on some of its
-    // functionality.
-    InitInterrupt init(0);
-    init.invoke(tc);
-
-    PCState pc = tc->pcState();
-    pc.upc(0);
-    pc.nupc(1);
-    tc->pcState(pc);
-
-    // These next two loops zero internal microcode and implicit registers.
-    // They aren't specified by the ISA but are used internally by M5's
-    // implementation.
-    for (int index = 0; index < NumMicroIntRegs; index++) {
-        tc->setIntReg(INTREG_MICRO(index), 0);
-    }
-
-    for (int index = 0; index < NumImplicitIntRegs; index++) {
-        tc->setIntReg(INTREG_IMPLICIT(index), 0);
-    }
-
-    // Set integer register EAX to 0 to indicate that the optional BIST
-    // passed. No BIST actually runs, but software may still check this
-    // register for errors.
-    tc->setIntReg(INTREG_RAX, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_CR0, 0x0000000060000010ULL);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_CR8, 0);
-
-    // TODO initialize x87, 64 bit, and 128 bit media state
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRRCAP, 0x0508);
-    for (int i = 0; i < 8; i++) {
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_PHYS_BASE(i), 0);
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_PHYS_MASK(i), 0);
-    }
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_64K_00000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_16K_80000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_16K_A0000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_C0000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_C8000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_D0000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_D8000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_E0000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_E8000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_F0000, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MTRR_FIX_4K_F8000, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_DEF_TYPE, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MCG_CAP, 0x104);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MCG_STATUS, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_MCG_CTL, 0);
-
-    for (int i = 0; i < 5; i++) {
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MC_CTL(i), 0);
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MC_STATUS(i), 0);
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MC_ADDR(i), 0);
-        tc->setMiscReg(MISCREG_MC_MISC(i), 0);
+    if (fp) {
+        panic("getArgument(): Floating point arguments not implemented\n");
+    } else if (size != 8) {
+        panic("getArgument(): Can only handle 64-bit arguments.\n");
     }
 
-    tc->setMiscReg(MISCREG_TSC, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_TSC_AUX, 0);
-
-    for (int i = 0; i < 4; i++) {
-        tc->setMiscReg(MISCREG_PERF_EVT_SEL(i), 0);
-        tc->setMiscReg(MISCREG_PERF_EVT_CTR(i), 0);
+    // The first 6 integer arguments are passed in registers, the rest
+    // are passed on the stack.
+    const int int_reg_map[] = {
+        INTREG_RDI, INTREG_RSI, INTREG_RDX,
+        INTREG_RCX, INTREG_R8, INTREG_R9
+    };
+    if (number < sizeof(int_reg_map) / sizeof(*int_reg_map)) {
+        return tc->readIntReg(int_reg_map[number]);
+    } else {
+        panic("getArgument(): Don't know how to handle stack arguments.\n");
     }
+}
 
-    tc->setMiscReg(MISCREG_STAR, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_LSTAR, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_CSTAR, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SF_MASK, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_KERNEL_GS_BASE, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SYSENTER_CS, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SYSENTER_ESP, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SYSENTER_EIP, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_PAT, 0x0007040600070406ULL);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SYSCFG, 0x20601);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_IORR_BASE0, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_IORR_BASE1, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_IORR_MASK0, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_IORR_MASK1, 0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_TOP_MEM, 0x4000000);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_TOP_MEM2, 0x0);
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_DEBUG_CTL_MSR, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_LAST_BRANCH_FROM_IP, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_LAST_BRANCH_TO_IP, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_LAST_EXCEPTION_FROM_IP, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_LAST_EXCEPTION_TO_IP, 0);
-
-    // Invalidate the caches (this should already be done for us)
-
-    LocalApicBase lApicBase = 0;
-    lApicBase.base = 0xFEE00000 >> 12;
-    lApicBase.enable = 1;
-    lApicBase.bsp = (cpuId == 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_APIC_BASE, lApicBase);
-
-    Interrupts * interrupts = dynamic_cast<Interrupts *>(
-            tc->getCpuPtr()->getInterruptController());
-    assert(interrupts);
-
-    interrupts->setRegNoEffect(APIC_ID, cpuId << 24);
-
-    interrupts->setRegNoEffect(APIC_VERSION, (5 << 16) | 0x14);
-
-    // @todo: Control the relative frequency, in this case 16:1, of
-    // the clocks in the Python code
-    interrupts->setClock(tc->getCpuPtr()->clockPeriod() * 16);
-
-    // TODO Set the SMRAM base address (SMBASE) to 0x00030000
-
-    tc->setMiscReg(MISCREG_VM_CR, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_IGNNE, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_SMM_CTL, 0);
-    tc->setMiscReg(MISCREG_VM_HSAVE_PA, 0);
+void
+initCPU(ThreadContext *tc, int cpuId)
+{
+    InitInterrupt(0).invoke(tc);
 }
 
 void startupCPU(ThreadContext *tc, int cpuId)
 {
     if (cpuId == 0 || !FullSystem) {
-        tc->activate(Cycles(0));
+        tc->activate();
     } else {
         // This is an application processor (AP). It should be initialized to
         // look like only the BIOS POST has run on it and put then put it into
         // a halted state.
-        tc->suspend(Cycles(0));
+        tc->suspend();
     }
 }
 
@@ -205,14 +96,16 @@ copyMiscRegs(ThreadContext *src, ThreadContext *dest)
     // need to be considered while copying state. That will likely not be
     // true in the future.
     for (int i = 0; i < NUM_MISCREGS; ++i) {
-        if ( ( i != MISCREG_CR1 &&
-             !(i > MISCREG_CR4 && i < MISCREG_CR8) &&
-             !(i > MISCREG_CR8 && i <= MISCREG_CR15) ) == false) {
+        if (!isValidMiscReg(i))
              continue;
-        }
+
         dest->setMiscRegNoEffect(i, src->readMiscRegNoEffect(i));
     }
 
+    // The TSC has to be updated with side-effects if the CPUs in a
+    // CPU switch have different frequencies.
+    dest->setMiscReg(MISCREG_TSC, src->readMiscReg(MISCREG_TSC));
+
     dest->getITBPtr()->flushAll();
     dest->getDTBPtr()->flushAll();
 }
@@ -222,10 +115,13 @@ copyRegs(ThreadContext *src, ThreadContext *dest)
 {
     //copy int regs
     for (int i = 0; i < NumIntRegs; ++i)
-         dest->setIntReg(i, src->readIntReg(i));
+         dest->setIntRegFlat(i, src->readIntRegFlat(i));
     //copy float regs
     for (int i = 0; i < NumFloatRegs; ++i)
-         dest->setFloatRegBits(i, src->readFloatRegBits(i));
+         dest->setFloatRegFlat(i, src->readFloatRegFlat(i));
+    //copy condition-code regs
+    for (int i = 0; i < NumCCRegs; ++i)
+         dest->setCCRegFlat(i, src->readCCRegFlat(i));
     copyMiscRegs(src, dest);
     dest->pcState(src->pcState());
 }
@@ -236,5 +132,118 @@ skipFunction(ThreadContext *tc)
     panic("Not implemented for x86\n");
 }
 
+uint64_t
+getRFlags(ThreadContext *tc)
+{
+    const uint64_t ncc_flags(tc->readMiscRegNoEffect(MISCREG_RFLAGS));
+    const uint64_t cc_flags(tc->readCCReg(X86ISA::CCREG_ZAPS));
+    const uint64_t cfof_bits(tc->readCCReg(X86ISA::CCREG_CFOF));
+    const uint64_t df_bit(tc->readCCReg(X86ISA::CCREG_DF));
+    // ecf (PSEUDO(3)) & ezf (PSEUDO(4)) are only visible to
+    // microcode, so we can safely ignore them.
+
+    // Reconstruct the real rflags state, mask out internal flags, and
+    // make sure reserved bits have the expected values.
+    return ((ncc_flags | cc_flags | cfof_bits | df_bit) & 0x3F7FD5)
+        | 0x2;
+}
+
+void
+setRFlags(ThreadContext *tc, uint64_t val)
+{
+    tc->setCCReg(X86ISA::CCREG_ZAPS, val & ccFlagMask);
+    tc->setCCReg(X86ISA::CCREG_CFOF, val & cfofMask);
+    tc->setCCReg(X86ISA::CCREG_DF, val & DFBit);
+
+    // Internal microcode registers (ECF & EZF)
+    tc->setCCReg(X86ISA::CCREG_ECF, 0);
+    tc->setCCReg(X86ISA::CCREG_EZF, 0);
+
+    // Update the RFLAGS misc reg with whatever didn't go into the
+    // magic registers.
+    tc->setMiscReg(MISCREG_RFLAGS, val & ~(ccFlagMask | cfofMask | DFBit));
+}
+
+uint8_t
+convX87TagsToXTags(uint16_t ftw)
+{
+    uint8_t ftwx(0);
+    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
+        // Extract the tag for the current element on the FP stack
+        const unsigned tag((ftw >> (2 * i)) & 0x3);
+
+        /*
+         * Check the type of the current FP element. Valid values are:
+         * 0 == Valid
+         * 1 == Zero
+         * 2 == Special (Nan, unsupported, infinity, denormal)
+         * 3 == Empty
+         */
+        // The xsave version of the tag word only keeps track of
+        // whether the element is empty or not. Set the corresponding
+        // bit in the ftwx if it's not empty,
+        if (tag != 0x3)
+            ftwx |= 1 << i;
+    }
+
+    return ftwx;
+}
+
+uint16_t
+convX87XTagsToTags(uint8_t ftwx)
+{
+    uint16_t ftw(0);
+    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
+        const unsigned xtag(((ftwx >> i) & 0x1));
+
+        // The xtag for an x87 stack position is 0 for empty stack positions.
+        if (!xtag) {
+            // Set the tag word to 3 (empty) for the current element.
+            ftw |= 0x3 << (2 * i);
+        } else {
+            // TODO: We currently assume that non-empty elements are
+            // valid (0x0), but we should ideally reconstruct the full
+            // state (valid/zero/special).
+        }
+    }
+
+    return ftw;
+}
+
+uint16_t
+genX87Tags(uint16_t ftw, uint8_t top, int8_t spm)
+{
+    const uint8_t new_top((top + spm + 8) % 8);
+
+    if (spm > 0) {
+        // Removing elements from the stack. Flag the elements as empty.
+        for (int i = top; i != new_top; i = (i + 1 + 8) % 8)
+            ftw |= 0x3 << (2 * i);
+    } else if (spm < 0) {
+        // Adding elements to the stack. Flag the new elements as
+        // valid. We should ideally decode them and "do the right
+        // thing".
+        for (int i = new_top; i != top; i = (i + 1 + 8) % 8)
+            ftw &= ~(0x3 << (2 * i));
+    }
+
+    return ftw;
+}
+
+double
+loadFloat80(const void *_mem)
+{
+    fp80_t fp80;
+    memcpy(fp80.bits, _mem, 10);
+
+    return fp80_cvtd(fp80);
+}
+
+void
+storeFloat80(void *_mem, double value)
+{
+    fp80_t fp80 = fp80_cvfd(value);
+    memcpy(_mem, fp80.bits, 10);
+}
 
 } // namespace X86_ISA