misc: Replaced master/slave terminology
[gem5.git] / src / cpu / base_dyn_inst.hh
index e846f679018a9df5bf1b0b4631abdcf80fcf5f8d..a6c08cc1f115e86a72c9a8677df872fa56a549d8 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2011,2013 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2011, 2013, 2016-2020 ARM Limited
  * Copyright (c) 2013 Advanced Micro Devices, Inc.
  * All rights reserved.
  *
@@ -38,9 +38,6 @@
  * 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: Kevin Lim
- *          Timothy M. Jones
  */
 
 #ifndef __CPU_BASE_DYN_INST_HH__
 
 #include <array>
 #include <bitset>
+#include <deque>
 #include <list>
 #include <string>
-#include <queue>
 
 #include "arch/generic/tlb.hh"
 #include "arch/utility.hh"
 #include "base/trace.hh"
 #include "config/the_isa.hh"
 #include "cpu/checker/cpu.hh"
-#include "cpu/o3/comm.hh"
 #include "cpu/exec_context.hh"
 #include "cpu/exetrace.hh"
+#include "cpu/inst_res.hh"
 #include "cpu/inst_seq.hh"
 #include "cpu/op_class.hh"
 #include "cpu/static_inst.hh"
 #include "cpu/translation.hh"
+#include "debug/HtmCpu.hh"
 #include "mem/packet.hh"
+#include "mem/request.hh"
 #include "sim/byteswap.hh"
 #include "sim/system.hh"
 
@@ -80,9 +79,11 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     // Typedef for the CPU.
     typedef typename Impl::CPUType ImplCPU;
     typedef typename ImplCPU::ImplState ImplState;
+    using VecRegContainer = TheISA::VecRegContainer;
 
-    // Logical register index type.
-    typedef TheISA::RegIndex RegIndex;
+    using LSQRequestPtr = typename Impl::CPUPol::LSQ::LSQRequest*;
+    using LQIterator = typename Impl::CPUPol::LSQUnit::LQIterator;
+    using SQIterator = typename Impl::CPUPol::LSQUnit::SQIterator;
 
     // The DynInstPtr type.
     typedef typename Impl::DynInstPtr DynInstPtr;
@@ -96,15 +97,6 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
         MaxInstDestRegs = TheISA::MaxInstDestRegs       /// Max dest regs
     };
 
-    union Result {
-        uint64_t integer;
-        double dbl;
-        void set(uint64_t i) { integer = i; }
-        void set(double d) { dbl = d; }
-        void get(uint64_t& i) { i = integer; }
-        void get(double& d) { d = dbl; }
-    };
-
   protected:
     enum Status {
         IqEntry,                 /// Instruction is in the IQ
@@ -122,6 +114,9 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
         SquashedInIQ,            /// Instruction is squashed in the IQ
         SquashedInLSQ,           /// Instruction is squashed in the LSQ
         SquashedInROB,           /// Instruction is squashed in the ROB
+        PinnedRegsRenamed,       /// Pinned registers are renamed
+        PinnedRegsWritten,       /// Pinned registers are written back
+        PinnedRegsSquashDone,    /// Regs pinning status updated after squash
         RecoverInst,             /// Is a recover instruction
         BlockingInst,            /// Is a blocking instruction
         ThreadsyncWait,          /// Is a thread synchronization instruction
@@ -133,6 +128,7 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     };
 
     enum Flags {
+        NotAnInst,
         TranslationStarted,
         TranslationCompleted,
         PossibleLoadViolation,
@@ -140,14 +136,12 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
         EffAddrValid,
         RecordResult,
         Predicate,
+        MemAccPredicate,
         PredTaken,
-        /** Whether or not the effective address calculation is completed.
-         *  @todo: Consider if this is necessary or not.
-         */
-        EACalcDone,
         IsStrictlyOrdered,
         ReqMade,
         MemOpDone,
+        HtmFromTransaction,
         MaxFlags
     };
 
@@ -176,17 +170,19 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** The result of the instruction; assumes an instruction can have many
      *  destination registers.
      */
-    std::queue<Result> instResult;
+    std::queue<InstResult> instResult;
 
     /** PC state for this instruction. */
     TheISA::PCState pc;
 
+  private:
     /* An amalgamation of a lot of boolean values into one */
     std::bitset<MaxFlags> instFlags;
 
     /** The status of this BaseDynInst.  Several bits can be set. */
     std::bitset<NumStatus> status;
 
+  protected:
      /** Whether or not the source register is ready.
      *  @todo: Not sure this should be here vs the derived class.
      */
@@ -215,71 +211,62 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     Addr effAddr;
 
     /** The effective physical address. */
-    Addr physEffAddrLow;
-
-    /** The effective physical address
-     *  of the second request for a split request
-     */
-    Addr physEffAddrHigh;
+    Addr physEffAddr;
 
     /** The memory request flags (from translation). */
     unsigned memReqFlags;
 
-    /** data address space ID, for loads & stores. */
-    short asid;
-
     /** The size of the request */
-    uint8_t effSize;
+    unsigned effSize;
 
     /** Pointer to the data for the memory access. */
     uint8_t *memData;
 
     /** Load queue index. */
     int16_t lqIdx;
+    LQIterator lqIt;
 
     /** Store queue index. */
     int16_t sqIdx;
+    SQIterator sqIt;
 
 
     /////////////////////// TLB Miss //////////////////////
     /**
-     * Saved memory requests (needed when the DTB address translation is
+     * Saved memory request (needed when the DTB address translation is
      * delayed due to a hw page table walk).
      */
-    RequestPtr savedReq;
-    RequestPtr savedSreqLow;
-    RequestPtr savedSreqHigh;
+    LSQRequestPtr savedReq;
 
     /////////////////////// Checker //////////////////////
     // Need a copy of main request pointer to verify on writes.
     RequestPtr reqToVerify;
 
   private:
-    /** Instruction effective address.
-     *  @todo: Consider if this is necessary or not.
-     */
-    Addr instEffAddr;
+    // hardware transactional memory
+    uint64_t htmUid;
+    uint64_t htmDepth;
 
   protected:
     /** Flattened register index of the destination registers of this
      *  instruction.
      */
-    std::array<TheISA::RegIndex, TheISA::MaxInstDestRegs> _flatDestRegIdx;
+    std::array<RegId, TheISA::MaxInstDestRegs> _flatDestRegIdx;
 
     /** Physical register index of the destination registers of this
      *  instruction.
      */
-    std::array<PhysRegIndex, TheISA::MaxInstDestRegs> _destRegIdx;
+    std::array<PhysRegIdPtr, TheISA::MaxInstDestRegs> _destRegIdx;
 
     /** Physical register index of the source registers of this
      *  instruction.
      */
-    std::array<PhysRegIndex, TheISA::MaxInstSrcRegs> _srcRegIdx;
+    std::array<PhysRegIdPtr, TheISA::MaxInstSrcRegs> _srcRegIdx;
 
     /** Physical register index of the previous producers of the
      *  architected destinations.
      */
-    std::array<PhysRegIndex, TheISA::MaxInstDestRegs> _prevDestRegIdx;
+    std::array<PhysRegIdPtr, TheISA::MaxInstDestRegs> _prevDestRegIdx;
 
 
   public:
@@ -288,11 +275,15 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
 
     /** Is the effective virtual address valid. */
     bool effAddrValid() const { return instFlags[EffAddrValid]; }
+    void effAddrValid(bool b) { instFlags[EffAddrValid] = b; }
 
     /** Whether or not the memory operation is done. */
     bool memOpDone() const { return instFlags[MemOpDone]; }
     void memOpDone(bool f) { instFlags[MemOpDone] = f; }
 
+    bool notAnInst() const { return instFlags[NotAnInst]; }
+    void setNotAnInst() { instFlags[NotAnInst] = true; }
+
 
     ////////////////////////////////////////////
     //
@@ -300,35 +291,34 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     //
     ////////////////////////////////////////////
 
-    void demapPage(Addr vaddr, uint64_t asn)
+    void
+    demapPage(Addr vaddr, uint64_t asn) override
     {
         cpu->demapPage(vaddr, asn);
     }
-    void demapInstPage(Addr vaddr, uint64_t asn)
+    void
+    demapInstPage(Addr vaddr, uint64_t asn)
     {
         cpu->demapPage(vaddr, asn);
     }
-    void demapDataPage(Addr vaddr, uint64_t asn)
+    void
+    demapDataPage(Addr vaddr, uint64_t asn)
     {
         cpu->demapPage(vaddr, asn);
     }
 
-    Fault initiateMemRead(Addr addr, unsigned size, unsigned flags);
-
-    Fault writeMem(uint8_t *data, unsigned size,
-                   Addr addr, unsigned flags, uint64_t *res);
+    Fault initiateMemRead(Addr addr, unsigned size, Request::Flags flags,
+            const std::vector<bool> &byte_enable=std::vector<bool>()) override;
 
-    /** Splits a request in two if it crosses a dcache block. */
-    void splitRequest(RequestPtr req, RequestPtr &sreqLow,
-                      RequestPtr &sreqHigh);
+    Fault initiateHtmCmd(Request::Flags flags) override;
 
-    /** Initiate a DTB address translation. */
-    void initiateTranslation(RequestPtr req, RequestPtr sreqLow,
-                             RequestPtr sreqHigh, uint64_t *res,
-                             BaseTLB::Mode mode);
+    Fault writeMem(uint8_t *data, unsigned size, Addr addr,
+                   Request::Flags flags, uint64_t *res,
+                   const std::vector<bool> &byte_enable=std::vector<bool>())
+                   override;
 
-    /** Finish a DTB address translation. */
-    void finishTranslation(WholeTranslationState *state);
+    Fault initiateMemAMO(Addr addr, unsigned size, Request::Flags flags,
+                         AtomicOpFunctorPtr amo_op) override;
 
     /** True if the DTB address translation has started. */
     bool translationStarted() const { return instFlags[TranslationStarted]; }
@@ -343,8 +333,16 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
      * snoop invalidate modifies the line, in which case we need to squash.
      * If nothing modified the line the order doesn't matter.
      */
-    bool possibleLoadViolation() const { return instFlags[PossibleLoadViolation]; }
-    void possibleLoadViolation(bool f) { instFlags[PossibleLoadViolation] = f; }
+    bool
+    possibleLoadViolation() const
+    {
+        return instFlags[PossibleLoadViolation];
+    }
+    void
+    possibleLoadViolation(bool f)
+    {
+        instFlags[PossibleLoadViolation] = f;
+    }
 
     /** True if the address hit a external snoop while sitting in the LSQ.
      * If this is true and a older instruction sees it, this instruction must
@@ -357,7 +355,8 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
      * Returns true if the DTB address translation is being delayed due to a hw
      * page table walk.
      */
-    bool isTranslationDelayed() const
+    bool
+    isTranslationDelayed() const
     {
         return (translationStarted() && !translationCompleted());
     }
@@ -370,13 +369,15 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Returns the physical register index of the i'th destination
      *  register.
      */
-    PhysRegIndex renamedDestRegIdx(int idx) const
+    PhysRegIdPtr
+    renamedDestRegIdx(int idx) const
     {
         return _destRegIdx[idx];
     }
 
     /** Returns the physical register index of the i'th source register. */
-    PhysRegIndex renamedSrcRegIdx(int idx) const
+    PhysRegIdPtr
+    renamedSrcRegIdx(int idx) const
     {
         assert(TheISA::MaxInstSrcRegs > idx);
         return _srcRegIdx[idx];
@@ -385,7 +386,8 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Returns the flattened register index of the i'th destination
      *  register.
      */
-    TheISA::RegIndex flattenedDestRegIdx(int idx) const
+    const RegId &
+    flattenedDestRegIdx(int idx) const
     {
         return _flatDestRegIdx[idx];
     }
@@ -393,7 +395,8 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Returns the physical register index of the previous physical register
      *  that remapped to the same logical register index.
      */
-    PhysRegIndex prevDestRegIdx(int idx) const
+    PhysRegIdPtr
+    prevDestRegIdx(int idx) const
     {
         return _prevDestRegIdx[idx];
     }
@@ -401,19 +404,22 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Renames a destination register to a physical register.  Also records
      *  the previous physical register that the logical register mapped to.
      */
-    void renameDestReg(int idx,
-                       PhysRegIndex renamed_dest,
-                       PhysRegIndex previous_rename)
+    void
+    renameDestReg(int idx, PhysRegIdPtr renamed_dest,
+                  PhysRegIdPtr previous_rename)
     {
         _destRegIdx[idx] = renamed_dest;
         _prevDestRegIdx[idx] = previous_rename;
+        if (renamed_dest->isPinned())
+            setPinnedRegsRenamed();
     }
 
     /** Renames a source logical register to the physical register which
      *  has/will produce that logical register's result.
      *  @todo: add in whether or not the source register is ready.
      */
-    void renameSrcReg(int idx, PhysRegIndex renamed_src)
+    void
+    renameSrcReg(int idx, PhysRegIdPtr renamed_src)
     {
         _srcRegIdx[idx] = renamed_src;
     }
@@ -421,7 +427,8 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Flattens a destination architectural register index into a logical
      * index.
      */
-    void flattenDestReg(int idx, TheISA::RegIndex flattened_dest)
+    void
+    flattenDestReg(int idx, const RegId &flattened_dest)
     {
         _flatDestRegIdx[idx] = flattened_dest;
     }
@@ -462,13 +469,16 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     uint32_t socketId() const { return cpu->socketId(); }
 
     /** Read this CPU's data requestor ID */
-    MasterID masterId() const { return cpu->dataMasterId(); }
+    RequestorID requestorId() const { return cpu->dataRequestorId(); }
 
     /** Read this context's system-wide ID **/
     ContextID contextId() const { return thread->contextId(); }
 
     /** Returns the fault type. */
     Fault getFault() const { return fault; }
+    /** TODO: This I added for the LSQRequest side to be able to modify the
+     * fault. There should be a better mechanism in place. */
+    Fault& getFault() { return fault; }
 
     /** Checks whether or not this instruction has had its branch target
      *  calculated yet.  For now it is not utilized and is hacked to be
@@ -478,10 +488,7 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool doneTargCalc() { return false; }
 
     /** Set the predicted target of this current instruction. */
-    void setPredTarg(const TheISA::PCState &_predPC)
-    {
-        predPC = _predPC;
-    }
+    void setPredTarg(const TheISA::PCState &_predPC) { predPC = _predPC; }
 
     const TheISA::PCState &readPredTarg() { return predPC; }
 
@@ -495,18 +502,17 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     Addr predMicroPC() { return predPC.microPC(); }
 
     /** Returns whether the instruction was predicted taken or not. */
-    bool readPredTaken()
-    {
-        return instFlags[PredTaken];
-    }
+    bool readPredTaken() { return instFlags[PredTaken]; }
 
-    void setPredTaken(bool predicted_taken)
+    void
+    setPredTaken(bool predicted_taken)
     {
         instFlags[PredTaken] = predicted_taken;
     }
 
     /** Returns whether the instruction mispredicted. */
-    bool mispredicted()
+    bool
+    mispredicted()
     {
         TheISA::PCState tempPC = pc;
         TheISA::advancePC(tempPC, staticInst);
@@ -520,12 +526,14 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool isMemRef()       const { return staticInst->isMemRef(); }
     bool isLoad()         const { return staticInst->isLoad(); }
     bool isStore()        const { return staticInst->isStore(); }
+    bool isAtomic()       const { return staticInst->isAtomic(); }
     bool isStoreConditional() const
     { return staticInst->isStoreConditional(); }
     bool isInstPrefetch() const { return staticInst->isInstPrefetch(); }
     bool isDataPrefetch() const { return staticInst->isDataPrefetch(); }
     bool isInteger()      const { return staticInst->isInteger(); }
     bool isFloating()     const { return staticInst->isFloating(); }
+    bool isVector()       const { return staticInst->isVector(); }
     bool isControl()      const { return staticInst->isControl(); }
     bool isCall()         const { return staticInst->isCall(); }
     bool isReturn()       const { return staticInst->isReturn(); }
@@ -536,10 +544,16 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool isCondDelaySlot() const { return staticInst->isCondDelaySlot(); }
     bool isThreadSync()   const { return staticInst->isThreadSync(); }
     bool isSerializing()  const { return staticInst->isSerializing(); }
-    bool isSerializeBefore() const
-    { return staticInst->isSerializeBefore() || status[SerializeBefore]; }
-    bool isSerializeAfter() const
-    { return staticInst->isSerializeAfter() || status[SerializeAfter]; }
+    bool
+    isSerializeBefore() const
+    {
+        return staticInst->isSerializeBefore() || status[SerializeBefore];
+    }
+    bool
+    isSerializeAfter() const
+    {
+        return staticInst->isSerializeAfter() || status[SerializeAfter];
+    }
     bool isSquashAfter() const { return staticInst->isSquashAfter(); }
     bool isMemBarrier()   const { return staticInst->isMemBarrier(); }
     bool isWriteBarrier() const { return staticInst->isWriteBarrier(); }
@@ -554,6 +568,62 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool isLastMicroop() const { return staticInst->isLastMicroop(); }
     bool isFirstMicroop() const { return staticInst->isFirstMicroop(); }
     bool isMicroBranch() const { return staticInst->isMicroBranch(); }
+    // hardware transactional memory
+    bool isHtmStart() const { return staticInst->isHtmStart(); }
+    bool isHtmStop() const { return staticInst->isHtmStop(); }
+    bool isHtmCancel() const { return staticInst->isHtmCancel(); }
+    bool isHtmCmd() const { return staticInst->isHtmCmd(); }
+
+    uint64_t
+    getHtmTransactionUid() const override
+    {
+        assert(instFlags[HtmFromTransaction]);
+        return this->htmUid;
+    }
+
+    uint64_t
+    newHtmTransactionUid() const override
+    {
+        panic("Not yet implemented\n");
+        return 0;
+    }
+
+    bool
+    inHtmTransactionalState() const override
+    {
+        return instFlags[HtmFromTransaction];
+    }
+
+    uint64_t
+    getHtmTransactionalDepth() const override
+    {
+        if (inHtmTransactionalState())
+            return this->htmDepth;
+        else
+            return 0;
+    }
+
+    void
+    setHtmTransactionalState(uint64_t htm_uid, uint64_t htm_depth)
+    {
+        instFlags.set(HtmFromTransaction);
+        htmUid = htm_uid;
+        htmDepth = htm_depth;
+    }
+
+    void
+    clearHtmTransactionalState()
+    {
+        if (inHtmTransactionalState()) {
+            DPRINTF(HtmCpu,
+                "clearing instuction's transactional state htmUid=%u\n",
+                getHtmTransactionUid());
+
+            instFlags.reset(HtmFromTransaction);
+            htmUid = -1;
+            htmDepth = 0;
+        }
+    }
 
     /** Temporarily sets this instruction as a serialize before instruction. */
     void setSerializeBefore() { status.set(SerializeBefore); }
@@ -601,63 +671,131 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     int8_t numFPDestRegs()  const { return staticInst->numFPDestRegs(); }
     int8_t numIntDestRegs() const { return staticInst->numIntDestRegs(); }
     int8_t numCCDestRegs() const { return staticInst->numCCDestRegs(); }
+    int8_t numVecDestRegs() const { return staticInst->numVecDestRegs(); }
+    int8_t
+    numVecElemDestRegs() const
+    {
+        return staticInst->numVecElemDestRegs();
+    }
+    int8_t
+    numVecPredDestRegs() const
+    {
+        return staticInst->numVecPredDestRegs();
+    }
 
     /** Returns the logical register index of the i'th destination register. */
-    RegIndex destRegIdx(int i) const { return staticInst->destRegIdx(i); }
+    const RegId& destRegIdx(int i) const { return staticInst->destRegIdx(i); }
 
     /** Returns the logical register index of the i'th source register. */
-    RegIndex srcRegIdx(int i) const { return staticInst->srcRegIdx(i); }
+    const RegId& srcRegIdx(int i) const { return staticInst->srcRegIdx(i); }
 
-    /** Pops a result off the instResult queue */
-    template <class T>
-    void popResult(T& t)
+    /** Return the size of the instResult queue. */
+    uint8_t resultSize() { return instResult.size(); }
+
+    /** Pops a result off the instResult queue.
+     * If the result stack is empty, return the default value.
+     * */
+    InstResult
+    popResult(InstResult dflt=InstResult())
     {
         if (!instResult.empty()) {
-            instResult.front().get(t);
+            InstResult t = instResult.front();
             instResult.pop();
+            return t;
+        }
+        return dflt;
+    }
+
+    /** Pushes a result onto the instResult queue. */
+    /** @{ */
+    /** Scalar result. */
+    template<typename T>
+    void
+    setScalarResult(T &&t)
+    {
+        if (instFlags[RecordResult]) {
+            instResult.push(InstResult(std::forward<T>(t),
+                        InstResult::ResultType::Scalar));
         }
     }
 
-    /** Read the most recent result stored by this instruction */
-    template <class T>
-    void readResult(T& t)
+    /** Full vector result. */
+    template<typename T>
+    void
+    setVecResult(T &&t)
     {
-        instResult.back().get(t);
+        if (instFlags[RecordResult]) {
+            instResult.push(InstResult(std::forward<T>(t),
+                        InstResult::ResultType::VecReg));
+        }
     }
 
-    /** Pushes a result onto the instResult queue */
-    template <class T>
-    void setResult(T t)
+    /** Vector element result. */
+    template<typename T>
+    void
+    setVecElemResult(T &&t)
     {
         if (instFlags[RecordResult]) {
-            Result instRes;
-            instRes.set(t);
-            instResult.push(instRes);
+            instResult.push(InstResult(std::forward<T>(t),
+                        InstResult::ResultType::VecElem));
         }
     }
 
+    /** Predicate result. */
+    template<typename T>
+    void
+    setVecPredResult(T &&t)
+    {
+        if (instFlags[RecordResult]) {
+            instResult.push(InstResult(std::forward<T>(t),
+                            InstResult::ResultType::VecPredReg));
+        }
+    }
+    /** @} */
+
     /** Records an integer register being set to a value. */
-    void setIntRegOperand(const StaticInst *si, int idx, IntReg val)
+    void
+    setIntRegOperand(const StaticInst *si, int idx, RegVal val) override
     {
-        setResult<uint64_t>(val);
+        setScalarResult(val);
     }
 
     /** Records a CC register being set to a value. */
-    void setCCRegOperand(const StaticInst *si, int idx, CCReg val)
+    void
+    setCCRegOperand(const StaticInst *si, int idx, RegVal val) override
     {
-        setResult<uint64_t>(val);
+        setScalarResult(val);
     }
 
-    /** Records an fp register being set to a value. */
-    void setFloatRegOperand(const StaticInst *si, int idx, FloatReg val)
+    /** Record a vector register being set to a value */
+    void
+    setVecRegOperand(const StaticInst *si, int idx,
+                     const VecRegContainer &val) override
     {
-        setResult<double>(val);
+        setVecResult(val);
     }
 
     /** Records an fp register being set to an integer value. */
-    void setFloatRegOperandBits(const StaticInst *si, int idx, FloatRegBits val)
+    void
+    setFloatRegOperandBits(const StaticInst *si, int idx, RegVal val) override
     {
-        setResult<uint64_t>(val);
+        setScalarResult(val);
+    }
+
+    /** Record a vector register being set to a value */
+    void
+    setVecElemOperand(const StaticInst *si, int idx,
+                      const VecElem val) override
+    {
+        setVecElemResult(val);
+    }
+
+    /** Record a vector register being set to a value */
+    void
+    setVecPredRegOperand(const StaticInst *si, int idx,
+                         const VecPredRegContainer &val) override
+    {
+        setVecPredResult(val);
     }
 
     /** Records that one of the source registers is ready. */
@@ -667,7 +805,8 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     void markSrcRegReady(RegIndex src_idx);
 
     /** Returns if a source register is ready. */
-    bool isReadySrcRegIdx(int idx) const
+    bool
+    isReadySrcRegIdx(int idx) const
     {
         return this->_readySrcRegIdx[idx];
     }
@@ -728,7 +867,7 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool isCommitted() const { return status[Committed]; }
 
     /** Sets this instruction as squashed. */
-    void setSquashed() { status.set(Squashed); }
+    void setSquashed();
 
     /** Returns whether or not this instruction is squashed. */
     bool isSquashed() const { return status[Squashed]; }
@@ -763,7 +902,7 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     bool isInLSQ() const { return status[LsqEntry]; }
 
     /** Sets this instruction as squashed in the LSQ. */
-    void setSquashedInLSQ() { status.set(SquashedInLSQ);}
+    void setSquashedInLSQ() { status.set(SquashedInLSQ); status.set(Squashed);}
 
     /** Returns whether or not this instruction is squashed in the LSQ. */
     bool isSquashedInLSQ() const { return status[SquashedInLSQ]; }
@@ -786,11 +925,46 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /** Returns whether or not this instruction is squashed in the ROB. */
     bool isSquashedInROB() const { return status[SquashedInROB]; }
 
+    /** Returns whether pinned registers are renamed */
+    bool isPinnedRegsRenamed() const { return status[PinnedRegsRenamed]; }
+
+    /** Sets the destination registers as renamed */
+    void
+    setPinnedRegsRenamed()
+    {
+        assert(!status[PinnedRegsSquashDone]);
+        assert(!status[PinnedRegsWritten]);
+        status.set(PinnedRegsRenamed);
+    }
+
+    /** Returns whether destination registers are written */
+    bool isPinnedRegsWritten() const { return status[PinnedRegsWritten]; }
+
+    /** Sets destination registers as written */
+    void
+    setPinnedRegsWritten()
+    {
+        assert(!status[PinnedRegsSquashDone]);
+        assert(status[PinnedRegsRenamed]);
+        status.set(PinnedRegsWritten);
+    }
+
+    /** Return whether dest registers' pinning status updated after squash */
+    bool
+    isPinnedRegsSquashDone() const { return status[PinnedRegsSquashDone]; }
+
+    /** Sets dest registers' status updated after squash */
+    void
+    setPinnedRegsSquashDone() {
+        assert(!status[PinnedRegsSquashDone]);
+        status.set(PinnedRegsSquashDone);
+    }
+
     /** Read the PC state of this instruction. */
-    TheISA::PCState pcState() const { return pc; }
+    TheISA::PCState pcState() const override { return pc; }
 
     /** Set the PC state of this instruction. */
-    void pcState(const TheISA::PCState &val) { pc = val; }
+    void pcState(const TheISA::PCState &val) override { pc = val; }
 
     /** Read the PC of this instruction. */
     Addr instAddr() const { return pc.instAddr(); }
@@ -801,12 +975,10 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     /**Read the micro PC of this instruction. */
     Addr microPC() const { return pc.microPC(); }
 
-    bool readPredicate()
-    {
-        return instFlags[Predicate];
-    }
+    bool readPredicate() const override { return instFlags[Predicate]; }
 
-    void setPredicate(bool val)
+    void
+    setPredicate(bool val) override
     {
         instFlags[Predicate] = val;
 
@@ -815,8 +987,17 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
         }
     }
 
-    /** Sets the ASID. */
-    void setASID(short addr_space_id) { asid = addr_space_id; }
+    bool
+    readMemAccPredicate() const override
+    {
+        return instFlags[MemAccPredicate];
+    }
+
+    void
+    setMemAccPredicate(bool val) override
+    {
+        instFlags[MemAccPredicate] = val;
+    }
 
     /** Sets the thread id. */
     void setTid(ThreadID tid) { threadNumber = tid; }
@@ -825,26 +1006,20 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
     void setThreadState(ImplState *state) { thread = state; }
 
     /** Returns the thread context. */
-    ThreadContext *tcBase() { return thread->getTC(); }
+    ThreadContext *tcBase() const override { return thread->getTC(); }
 
   public:
-    /** Sets the effective address. */
-    void setEA(Addr ea) { instEffAddr = ea; instFlags[EACalcDone] = true; }
-
-    /** Returns the effective address. */
-    Addr getEA() const { return instEffAddr; }
-
-    /** Returns whether or not the eff. addr. calculation has been completed. */
-    bool doneEACalc() { return instFlags[EACalcDone]; }
-
     /** Returns whether or not the eff. addr. source registers are ready. */
-    bool eaSrcsReady();
+    bool eaSrcsReady() const;
 
     /** Is this instruction's memory access strictly ordered? */
     bool strictlyOrdered() const { return instFlags[IsStrictlyOrdered]; }
+    void strictlyOrdered(bool so) { instFlags[IsStrictlyOrdered] = so; }
 
     /** Has this instruction generated a memory request. */
-    bool hasRequest() { return instFlags[ReqMade]; }
+    bool hasRequest() const { return instFlags[ReqMade]; }
+    /** Assert this instruction has generated a memory request. */
+    void setRequest() { instFlags[ReqMade] = true; }
 
     /** Returns iterator to this instruction in the list of all insts. */
     ListIt &getInstListIt() { return instListIt; }
@@ -854,228 +1029,93 @@ class BaseDynInst : public ExecContext, public RefCounted
 
   public:
     /** Returns the number of consecutive store conditional failures. */
-    unsigned int readStCondFailures() const
-    { return thread->storeCondFailures; }
+    unsigned int
+    readStCondFailures() const override
+    {
+        return thread->storeCondFailures;
+    }
 
     /** Sets the number of consecutive store conditional failures. */
-    void setStCondFailures(unsigned int sc_failures)
-    { thread->storeCondFailures = sc_failures; }
+    void
+    setStCondFailures(unsigned int sc_failures) override
+    {
+        thread->storeCondFailures = sc_failures;
+    }
 
   public:
     // monitor/mwait funtions
-    void armMonitor(Addr address) { cpu->armMonitor(threadNumber, address); }
-    bool mwait(PacketPtr pkt) { return cpu->mwait(threadNumber, pkt); }
-    void mwaitAtomic(ThreadContext *tc)
-    { return cpu->mwaitAtomic(threadNumber, tc, cpu->dtb); }
-    AddressMonitor *getAddrMonitor()
-    { return cpu->getCpuAddrMonitor(threadNumber); }
-};
-
-template<class Impl>
-Fault
-BaseDynInst<Impl>::initiateMemRead(Addr addr, unsigned size, unsigned flags)
-{
-    instFlags[ReqMade] = true;
-    Request *req = NULL;
-    Request *sreqLow = NULL;
-    Request *sreqHigh = NULL;
-
-    if (instFlags[ReqMade] && translationStarted()) {
-        req = savedReq;
-        sreqLow = savedSreqLow;
-        sreqHigh = savedSreqHigh;
-    } else {
-        req = new Request(asid, addr, size, flags, masterId(), this->pc.instAddr(),
-                          thread->contextId());
-
-        req->taskId(cpu->taskId());
-
-        // Only split the request if the ISA supports unaligned accesses.
-        if (TheISA::HasUnalignedMemAcc) {
-            splitRequest(req, sreqLow, sreqHigh);
-        }
-        initiateTranslation(req, sreqLow, sreqHigh, NULL, BaseTLB::Read);
+    void
+    armMonitor(Addr address) override
+    {
+        cpu->armMonitor(threadNumber, address);
     }
-
-    if (translationCompleted()) {
-        if (fault == NoFault) {
-            effAddr = req->getVaddr();
-            effSize = size;
-            instFlags[EffAddrValid] = true;
-
-            if (cpu->checker) {
-                if (reqToVerify != NULL) {
-                    delete reqToVerify;
-                }
-                reqToVerify = new Request(*req);
-            }
-            fault = cpu->read(req, sreqLow, sreqHigh, lqIdx);
-        } else {
-            // Commit will have to clean up whatever happened.  Set this
-            // instruction as executed.
-            this->setExecuted();
-        }
+    bool
+    mwait(PacketPtr pkt) override
+    {
+        return cpu->mwait(threadNumber, pkt);
     }
-
-    if (traceData)
-        traceData->setMem(addr, size, flags);
-
-    return fault;
-}
+    void
+    mwaitAtomic(ThreadContext *tc) override
+    {
+        return cpu->mwaitAtomic(threadNumber, tc, cpu->dtb);
+    }
+    AddressMonitor *
+    getAddrMonitor() override
+    {
+        return cpu->getCpuAddrMonitor(threadNumber);
+    }
+};
 
 template<class Impl>
 Fault
-BaseDynInst<Impl>::writeMem(uint8_t *data, unsigned size,
-                            Addr addr, unsigned flags, uint64_t *res)
+BaseDynInst<Impl>::initiateMemRead(Addr addr, unsigned size,
+                                   Request::Flags flags,
+                                   const std::vector<bool> &byte_enable)
 {
-    if (traceData)
-        traceData->setMem(addr, size, flags);
-
-    instFlags[ReqMade] = true;
-    Request *req = NULL;
-    Request *sreqLow = NULL;
-    Request *sreqHigh = NULL;
-
-    if (instFlags[ReqMade] && translationStarted()) {
-        req = savedReq;
-        sreqLow = savedSreqLow;
-        sreqHigh = savedSreqHigh;
-    } else {
-        req = new Request(asid, addr, size, flags, masterId(), this->pc.instAddr(),
-                          thread->contextId());
-
-        req->taskId(cpu->taskId());
-
-        // Only split the request if the ISA supports unaligned accesses.
-        if (TheISA::HasUnalignedMemAcc) {
-            splitRequest(req, sreqLow, sreqHigh);
-        }
-        initiateTranslation(req, sreqLow, sreqHigh, res, BaseTLB::Write);
-    }
-
-    if (fault == NoFault && translationCompleted()) {
-        effAddr = req->getVaddr();
-        effSize = size;
-        instFlags[EffAddrValid] = true;
-
-        if (cpu->checker) {
-            if (reqToVerify != NULL) {
-                delete reqToVerify;
-            }
-            reqToVerify = new Request(*req);
-        }
-        fault = cpu->write(req, sreqLow, sreqHigh, data, sqIdx);
-    }
-
-    return fault;
+    assert(byte_enable.empty() || byte_enable.size() == size);
+    return cpu->pushRequest(
+            dynamic_cast<typename DynInstPtr::PtrType>(this),
+            /* ld */ true, nullptr, size, addr, flags, nullptr, nullptr,
+            byte_enable);
 }
 
 template<class Impl>
-inline void
-BaseDynInst<Impl>::splitRequest(RequestPtr req, RequestPtr &sreqLow,
-                                RequestPtr &sreqHigh)
+Fault
+BaseDynInst<Impl>::initiateHtmCmd(Request::Flags flags)
 {
-    // Check to see if the request crosses the next level block boundary.
-    unsigned block_size = cpu->cacheLineSize();
-    Addr addr = req->getVaddr();
-    Addr split_addr = roundDown(addr + req->getSize() - 1, block_size);
-    assert(split_addr <= addr || split_addr - addr < block_size);
-
-    // Spans two blocks.
-    if (split_addr > addr) {
-        req->splitOnVaddr(split_addr, sreqLow, sreqHigh);
-    }
+    return cpu->pushRequest(
+            dynamic_cast<typename DynInstPtr::PtrType>(this),
+            /* ld */ true, nullptr, 8, 0x0ul, flags, nullptr, nullptr);
 }
 
 template<class Impl>
-inline void
-BaseDynInst<Impl>::initiateTranslation(RequestPtr req, RequestPtr sreqLow,
-                                       RequestPtr sreqHigh, uint64_t *res,
-                                       BaseTLB::Mode mode)
+Fault
+BaseDynInst<Impl>::writeMem(uint8_t *data, unsigned size, Addr addr,
+                            Request::Flags flags, uint64_t *res,
+                            const std::vector<bool> &byte_enable)
 {
-    translationStarted(true);
-
-    if (!TheISA::HasUnalignedMemAcc || sreqLow == NULL) {
-        WholeTranslationState *state =
-            new WholeTranslationState(req, NULL, res, mode);
-
-        // One translation if the request isn't split.
-        DataTranslation<BaseDynInstPtr> *trans =
-            new DataTranslation<BaseDynInstPtr>(this, state);
-
-        cpu->dtb->translateTiming(req, thread->getTC(), trans, mode);
-
-        if (!translationCompleted()) {
-            // The translation isn't yet complete, so we can't possibly have a
-            // fault. Overwrite any existing fault we might have from a previous
-            // execution of this instruction (e.g. an uncachable load that
-            // couldn't execute because it wasn't at the head of the ROB).
-            fault = NoFault;
-
-            // Save memory requests.
-            savedReq = state->mainReq;
-            savedSreqLow = state->sreqLow;
-            savedSreqHigh = state->sreqHigh;
-        }
-    } else {
-        WholeTranslationState *state =
-            new WholeTranslationState(req, sreqLow, sreqHigh, NULL, res, mode);
-
-        // Two translations when the request is split.
-        DataTranslation<BaseDynInstPtr> *stransLow =
-            new DataTranslation<BaseDynInstPtr>(this, state, 0);
-        DataTranslation<BaseDynInstPtr> *stransHigh =
-            new DataTranslation<BaseDynInstPtr>(this, state, 1);
-
-        cpu->dtb->translateTiming(sreqLow, thread->getTC(), stransLow, mode);
-        cpu->dtb->translateTiming(sreqHigh, thread->getTC(), stransHigh, mode);
-
-        if (!translationCompleted()) {
-            // The translation isn't yet complete, so we can't possibly have a
-            // fault. Overwrite any existing fault we might have from a previous
-            // execution of this instruction (e.g. an uncachable load that
-            // couldn't execute because it wasn't at the head of the ROB).
-            fault = NoFault;
-
-            // Save memory requests.
-            savedReq = state->mainReq;
-            savedSreqLow = state->sreqLow;
-            savedSreqHigh = state->sreqHigh;
-        }
-    }
+    assert(byte_enable.empty() || byte_enable.size() == size);
+    return cpu->pushRequest(
+            dynamic_cast<typename DynInstPtr::PtrType>(this),
+            /* st */ false, data, size, addr, flags, res, nullptr,
+            byte_enable);
 }
 
 template<class Impl>
-inline void
-BaseDynInst<Impl>::finishTranslation(WholeTranslationState *state)
+Fault
+BaseDynInst<Impl>::initiateMemAMO(Addr addr, unsigned size,
+                                  Request::Flags flags,
+                                  AtomicOpFunctorPtr amo_op)
 {
-    fault = state->getFault();
-
-    instFlags[IsStrictlyOrdered] = state->isStrictlyOrdered();
-
-    if (fault == NoFault) {
-        // save Paddr for a single req
-        physEffAddrLow = state->getPaddr();
-
-        // case for the request that has been split
-        if (state->isSplit) {
-          physEffAddrLow = state->sreqLow->getPaddr();
-          physEffAddrHigh = state->sreqHigh->getPaddr();
-        }
-
-        memReqFlags = state->getFlags();
-
-        if (state->mainReq->isCondSwap()) {
-            assert(state->res);
-            state->mainReq->setExtraData(*state->res);
-        }
-
-    } else {
-        state->deleteReqs();
-    }
-    delete state;
-
-    translationCompleted(true);
+    // atomic memory instructions do not have data to be written to memory yet
+    // since the atomic operations will be executed directly in cache/memory.
+    // Therefore, its `data` field is nullptr.
+    // Atomic memory requests need to carry their `amo_op` fields to cache/
+    // memory
+    return cpu->pushRequest(
+            dynamic_cast<typename DynInstPtr::PtrType>(this),
+            /* atomic */ false, nullptr, size, addr, flags, nullptr,
+            std::move(amo_op));
 }
 
 #endif // __CPU_BASE_DYN_INST_HH__