cpu: make ExecSymbol show the symbol in addition to address
[gem5.git] / src / cpu / thread_context.hh
index f7879ea608b3c384c2eb082904b1763121fc2a16..a6f7869b6334dd84cbe47ca21df8aab5681f0442 100644 (file)
@@ -1,4 +1,17 @@
 /*
+ * Copyright (c) 2011-2012, 2016-2018, 2020 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2013 Advanced Micro Devices, Inc.
+ * 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) 2006 The Regents of The University of Michigan
  * All rights reserved.
  *
@@ -24,8 +37,6 @@
  * 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
  */
 
 #ifndef __CPU_THREAD_CONTEXT_HH__
 #include <iostream>
 #include <string>
 
+#include "arch/generic/htm.hh"
+#include "arch/generic/isa.hh"
 #include "arch/registers.hh"
 #include "arch/types.hh"
 #include "base/types.hh"
 #include "config/the_isa.hh"
+#include "cpu/pc_event.hh"
+#include "cpu/reg_class.hh"
 
 // @todo: Figure out a more architecture independent way to obtain the ITB and
 // DTB pointers.
 namespace TheISA
 {
-    class TLB;
+    class Decoder;
 }
 class BaseCPU;
+class BaseTLB;
+class CheckerCPU;
 class Checkpoint;
-class Decoder;
-class EndQuiesceEvent;
-class TranslatingPort;
-class FunctionalPort;
-class VirtualPort;
+class PortProxy;
 class Process;
 class System;
-namespace TheISA {
-    namespace Kernel {
-        class Statistics;
-    };
-};
 
 /**
  * ThreadContext is the external interface to all thread state for
  * anything outside of the CPU. It provides all accessor methods to
  * state that might be needed by external objects, ranging from
  * register values to things such as kernel stats. It is an abstract
- * base class; the CPU can create its own ThreadContext by either
- * deriving from it, or using the templated ProxyThreadContext.
+ * base class; the CPU can create its own ThreadContext by
+ * deriving from it.
  *
  * The ThreadContext is slightly different than the ExecContext.  The
  * ThreadContext provides access to an individual thread's state; an
@@ -76,14 +84,13 @@ namespace TheISA {
  * interface; the ExecContext is a more implicit interface that must
  * be implemented so that the ISA can access whatever state it needs.
  */
-class ThreadContext
+class ThreadContext : public PCEventScope
 {
   protected:
-    typedef TheISA::MachInst MachInst;
-    typedef TheISA::IntReg IntReg;
-    typedef TheISA::FloatReg FloatReg;
-    typedef TheISA::FloatRegBits FloatRegBits;
-    typedef TheISA::MiscReg MiscReg;
+    using VecRegContainer = TheISA::VecRegContainer;
+    using VecElem = TheISA::VecElem;
+    using VecPredRegContainer = TheISA::VecPredRegContainer;
+
   public:
 
     enum Status
@@ -96,6 +103,10 @@ class ThreadContext
         /// synchronization, etc.
         Suspended,
 
+        /// Trying to exit and waiting for an event to completely exit.
+        /// Entered when target executes an exit syscall.
+        Halting,
+
         /// Permanently shut down.  Entered when target executes
         /// m5exit pseudo-instruction.  When all contexts enter
         /// this state, the simulation will terminate.
@@ -106,69 +117,78 @@ class ThreadContext
 
     virtual BaseCPU *getCpuPtr() = 0;
 
-    virtual int cpuId() = 0;
+    virtual int cpuId() const = 0;
 
-    virtual int threadId() = 0;
+    virtual uint32_t socketId() const = 0;
+
+    virtual int threadId() const = 0;
 
     virtual void setThreadId(int id) = 0;
 
-    virtual int contextId() = 0;
+    virtual ContextID contextId() const = 0;
 
-    virtual void setContextId(int id) = 0;
+    virtual void setContextId(ContextID id) = 0;
 
-    virtual TheISA::TLB *getITBPtr() = 0;
+    virtual BaseTLB *getITBPtr() = 0;
 
-    virtual TheISA::TLB *getDTBPtr() = 0;
+    virtual BaseTLB *getDTBPtr() = 0;
 
-    virtual Decoder *getDecoderPtr() = 0;
+    virtual CheckerCPU *getCheckerCpuPtr() = 0;
 
-    virtual System *getSystemPtr() = 0;
+    virtual BaseISA *getIsaPtr() = 0;
+
+    virtual TheISA::Decoder *getDecoderPtr() = 0;
 
-    virtual TheISA::Kernel::Statistics *getKernelStats() = 0;
+    virtual System *getSystemPtr() = 0;
 
-    virtual void connectMemPorts(ThreadContext *tc) = 0;
+    virtual PortProxy &getPhysProxy() = 0;
 
-    virtual Process *getProcessPtr() = 0;
+    virtual PortProxy &getVirtProxy() = 0;
 
-    virtual TranslatingPort *getMemPort() = 0;
+    /**
+     * Initialise the physical and virtual port proxies and tie them to
+     * the data port of the CPU.
+     *
+     * tc ThreadContext for the virtual-to-physical translation
+     */
+    virtual void initMemProxies(ThreadContext *tc) = 0;
 
-    virtual VirtualPort *getVirtPort() = 0;
+    virtual Process *getProcessPtr() = 0;
 
-    virtual FunctionalPort *getPhysPort() = 0;
+    virtual void setProcessPtr(Process *p) = 0;
 
     virtual Status status() const = 0;
 
     virtual void setStatus(Status new_status) = 0;
 
-    /// Set the status to Active.  Optional delay indicates number of
-    /// cycles to wait before beginning execution.
-    virtual void activate(int delay = 1) = 0;
+    /// Set the status to Active.
+    virtual void activate() = 0;
 
     /// Set the status to Suspended.
-    virtual void suspend(int delay = 0) = 0;
+    virtual void suspend() = 0;
 
     /// Set the status to Halted.
-    virtual void halt(int delay = 0) = 0;
+    virtual void halt() = 0;
 
-    virtual void dumpFuncProfile() = 0;
+    /// Quiesce thread context
+    void quiesce();
 
-    virtual void takeOverFrom(ThreadContext *old_context) = 0;
+    /// Quiesce, suspend, and schedule activate at resume
+    void quiesceTick(Tick resume);
 
-    virtual void regStats(const std::string &name) = 0;
+    virtual void takeOverFrom(ThreadContext *old_context) = 0;
 
-    virtual void serialize(std::ostream &os) = 0;
-    virtual void unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section) = 0;
+    virtual void regStats(const std::string &name) {};
 
-    virtual EndQuiesceEvent *getQuiesceEvent() = 0;
+    virtual void scheduleInstCountEvent(Event *event, Tick count) = 0;
+    virtual void descheduleInstCountEvent(Event *event) = 0;
+    virtual Tick getCurrentInstCount() = 0;
 
     // Not necessarily the best location for these...
     // Having an extra function just to read these is obnoxious
     virtual Tick readLastActivate() = 0;
     virtual Tick readLastSuspend() = 0;
 
-    virtual void profileClear() = 0;
-    virtual void profileSample() = 0;
-
     virtual void copyArchRegs(ThreadContext *tc) = 0;
 
     virtual void clearArchRegs() = 0;
@@ -176,63 +196,101 @@ class ThreadContext
     //
     // New accessors for new decoder.
     //
-    virtual uint64_t readIntReg(int reg_idx) = 0;
+    virtual RegVal readIntReg(RegIndex reg_idx) const = 0;
 
-    virtual FloatReg readFloatReg(int reg_idx) = 0;
+    virtual RegVal readFloatReg(RegIndex reg_idx) const = 0;
 
-    virtual FloatRegBits readFloatRegBits(int reg_idx) = 0;
+    virtual const VecRegContainer& readVecReg(const RegId& reg) const = 0;
+    virtual VecRegContainer& getWritableVecReg(const RegId& reg) = 0;
 
-    virtual void setIntReg(int reg_idx, uint64_t val) = 0;
+    /** Vector Register Lane Interfaces. */
+    /** @{ */
+    /** Reads source vector 8bit operand. */
+    virtual ConstVecLane8
+    readVec8BitLaneReg(const RegId& reg) const = 0;
 
-    virtual void setFloatReg(int reg_idx, FloatReg val) = 0;
+    /** Reads source vector 16bit operand. */
+    virtual ConstVecLane16
+    readVec16BitLaneReg(const RegId& reg) const = 0;
 
-    virtual void setFloatRegBits(int reg_idx, FloatRegBits val) = 0;
+    /** Reads source vector 32bit operand. */
+    virtual ConstVecLane32
+    readVec32BitLaneReg(const RegId& reg) const = 0;
 
-    virtual TheISA::PCState pcState() = 0;
+    /** Reads source vector 64bit operand. */
+    virtual ConstVecLane64
+    readVec64BitLaneReg(const RegId& reg) const = 0;
 
-    virtual void pcState(const TheISA::PCState &val) = 0;
+    /** Write a lane of the destination vector register. */
+    virtual void setVecLane(const RegId& reg,
+            const LaneData<LaneSize::Byte>& val) = 0;
+    virtual void setVecLane(const RegId& reg,
+            const LaneData<LaneSize::TwoByte>& val) = 0;
+    virtual void setVecLane(const RegId& reg,
+            const LaneData<LaneSize::FourByte>& val) = 0;
+    virtual void setVecLane(const RegId& reg,
+            const LaneData<LaneSize::EightByte>& val) = 0;
+    /** @} */
 
-    virtual Addr instAddr() = 0;
+    virtual const VecElem& readVecElem(const RegId& reg) const = 0;
 
-    virtual Addr nextInstAddr() = 0;
+    virtual const VecPredRegContainer& readVecPredReg(const RegId& reg)
+        const = 0;
+    virtual VecPredRegContainer& getWritableVecPredReg(const RegId& reg) = 0;
 
-    virtual MicroPC microPC() = 0;
+    virtual RegVal readCCReg(RegIndex reg_idx) const = 0;
 
-    virtual MiscReg readMiscRegNoEffect(int misc_reg) = 0;
+    virtual void setIntReg(RegIndex reg_idx, RegVal val) = 0;
 
-    virtual MiscReg readMiscReg(int misc_reg) = 0;
+    virtual void setFloatReg(RegIndex reg_idx, RegVal val) = 0;
 
-    virtual void setMiscRegNoEffect(int misc_reg, const MiscReg &val) = 0;
+    virtual void setVecReg(const RegId& reg, const VecRegContainer& val) = 0;
 
-    virtual void setMiscReg(int misc_reg, const MiscReg &val) = 0;
+    virtual void setVecElem(const RegId& reg, const VecElem& val) = 0;
 
-    virtual int flattenIntIndex(int reg) = 0;
-    virtual int flattenFloatIndex(int reg) = 0;
+    virtual void setVecPredReg(const RegId& reg,
+                               const VecPredRegContainer& val) = 0;
 
-    virtual uint64_t
-    readRegOtherThread(int misc_reg, ThreadID tid)
-    {
-        return 0;
-    }
+    virtual void setCCReg(RegIndex reg_idx, RegVal val) = 0;
 
-    virtual void
-    setRegOtherThread(int misc_reg, const MiscReg &val, ThreadID tid)
+    virtual TheISA::PCState pcState() const = 0;
+
+    virtual void pcState(const TheISA::PCState &val) = 0;
+
+    void
+    setNPC(Addr val)
     {
+        TheISA::PCState pc_state = pcState();
+        pc_state.setNPC(val);
+        pcState(pc_state);
     }
 
+    virtual void pcStateNoRecord(const TheISA::PCState &val) = 0;
+
+    virtual Addr instAddr() const = 0;
+
+    virtual Addr nextInstAddr() const = 0;
+
+    virtual MicroPC microPC() const = 0;
+
+    virtual RegVal readMiscRegNoEffect(RegIndex misc_reg) const = 0;
+
+    virtual RegVal readMiscReg(RegIndex misc_reg) = 0;
+
+    virtual void setMiscRegNoEffect(RegIndex misc_reg, RegVal val) = 0;
+
+    virtual void setMiscReg(RegIndex misc_reg, RegVal val) = 0;
+
+    virtual RegId flattenRegId(const RegId& regId) const = 0;
+
     // Also not necessarily the best location for these two.  Hopefully will go
     // away once we decide upon where st cond failures goes.
-    virtual unsigned readStCondFailures() = 0;
+    virtual unsigned readStCondFailures() const = 0;
 
     virtual void setStCondFailures(unsigned sc_failures) = 0;
 
-    // Only really makes sense for old CPU model.  Still could be useful though.
-    virtual bool misspeculating() = 0;
-
     // Same with st cond failures.
-    virtual Counter readFuncExeInst() = 0;
-
-    virtual void syscall(int64_t callnum) = 0;
+    virtual Counter readFuncExeInst() const = 0;
 
     // This function exits the thread context in the CPU and returns
     // 1 if the CPU has no more active threads (meaning it's OK to exit);
@@ -241,166 +299,77 @@ class ThreadContext
 
     /** function to compare two thread contexts (for debugging) */
     static void compare(ThreadContext *one, ThreadContext *two);
+
+    /** @{ */
+    /**
+     * Flat register interfaces
+     *
+     * Some architectures have different registers visible in
+     * different modes. Such architectures "flatten" a register (see
+     * flattenRegId()) to map it into the
+     * gem5 register file. This interface provides a flat interface to
+     * the underlying register file, which allows for example
+     * serialization code to access all registers.
+     */
+
+    virtual RegVal readIntRegFlat(RegIndex idx) const = 0;
+    virtual void setIntRegFlat(RegIndex idx, RegVal val) = 0;
+
+    virtual RegVal readFloatRegFlat(RegIndex idx) const = 0;
+    virtual void setFloatRegFlat(RegIndex idx, RegVal val) = 0;
+
+    virtual const VecRegContainer& readVecRegFlat(RegIndex idx) const = 0;
+    virtual VecRegContainer& getWritableVecRegFlat(RegIndex idx) = 0;
+    virtual void setVecRegFlat(RegIndex idx, const VecRegContainer& val) = 0;
+
+    virtual const VecElem& readVecElemFlat(RegIndex idx,
+                                           const ElemIndex& elemIdx) const = 0;
+    virtual void setVecElemFlat(RegIndex idx, const ElemIndex& elemIdx,
+                                const VecElem& val) = 0;
+
+    virtual const VecPredRegContainer &
+        readVecPredRegFlat(RegIndex idx) const = 0;
+    virtual VecPredRegContainer& getWritableVecPredRegFlat(RegIndex idx) = 0;
+    virtual void setVecPredRegFlat(RegIndex idx,
+                                   const VecPredRegContainer& val) = 0;
+
+    virtual RegVal readCCRegFlat(RegIndex idx) const = 0;
+    virtual void setCCRegFlat(RegIndex idx, RegVal val) = 0;
+    /** @} */
+
+    // hardware transactional memory
+    virtual void htmAbortTransaction(uint64_t htm_uid,
+                                     HtmFailureFaultCause cause) = 0;
+    virtual BaseHTMCheckpointPtr& getHtmCheckpointPtr() = 0;
+    virtual void setHtmCheckpointPtr(BaseHTMCheckpointPtr cpt) = 0;
 };
 
+/** @{ */
 /**
- * ProxyThreadContext class that provides a way to implement a
- * ThreadContext without having to derive from it. ThreadContext is an
- * abstract class, so anything that derives from it and uses its
- * interface will pay the overhead of virtual function calls.  This
- * class is created to enable a user-defined Thread object to be used
- * wherever ThreadContexts are used, without paying the overhead of
- * virtual function calls when it is used by itself.  See
- * simple_thread.hh for an example of this.
+ * Thread context serialization helpers
+ *
+ * These helper functions provide a way to the data in a
+ * ThreadContext. They are provided as separate helper function since
+ * implementing them as members of the ThreadContext interface would
+ * be confusing when the ThreadContext is exported via a proxy.
  */
-template <class TC>
-class ProxyThreadContext : public ThreadContext
-{
-  public:
-    ProxyThreadContext(TC *actual_tc)
-    { actualTC = actual_tc; }
-
-  private:
-    TC *actualTC;
-
-  public:
-
-    BaseCPU *getCpuPtr() { return actualTC->getCpuPtr(); }
-
-    int cpuId() { return actualTC->cpuId(); }
-
-    int threadId() { return actualTC->threadId(); }
-
-    void setThreadId(int id) { return actualTC->setThreadId(id); }
-
-    int contextId() { return actualTC->contextId(); }
-
-    void setContextId(int id) { actualTC->setContextId(id); }
-
-    TheISA::TLB *getITBPtr() { return actualTC->getITBPtr(); }
-
-    TheISA::TLB *getDTBPtr() { return actualTC->getDTBPtr(); }
-
-    Decoder *getDecoderPtr() { return actualTC->getDecoderPtr(); }
 
-    System *getSystemPtr() { return actualTC->getSystemPtr(); }
+void serialize(const ThreadContext &tc, CheckpointOut &cp);
+void unserialize(ThreadContext &tc, CheckpointIn &cp);
 
-    TheISA::Kernel::Statistics *getKernelStats()
-    { return actualTC->getKernelStats(); }
+/** @} */
 
-    void connectMemPorts(ThreadContext *tc) { actualTC->connectMemPorts(tc); }
 
-    Process *getProcessPtr() { return actualTC->getProcessPtr(); }
-
-    TranslatingPort *getMemPort() { return actualTC->getMemPort(); }
-
-    VirtualPort *getVirtPort() { return actualTC->getVirtPort(); }
-
-    FunctionalPort *getPhysPort() { return actualTC->getPhysPort(); }
-
-    Status status() const { return actualTC->status(); }
-
-    void setStatus(Status new_status) { actualTC->setStatus(new_status); }
-
-    /// Set the status to Active.  Optional delay indicates number of
-    /// cycles to wait before beginning execution.
-    void activate(int delay = 1) { actualTC->activate(delay); }
-
-    /// Set the status to Suspended.
-    void suspend(int delay = 0) { actualTC->suspend(); }
-
-    /// Set the status to Halted.
-    void halt(int delay = 0) { actualTC->halt(); }
-
-    void dumpFuncProfile() { actualTC->dumpFuncProfile(); }
-
-    void takeOverFrom(ThreadContext *oldContext)
-    { actualTC->takeOverFrom(oldContext); }
-
-    void regStats(const std::string &name) { actualTC->regStats(name); }
-
-    void serialize(std::ostream &os) { actualTC->serialize(os); }
-    void unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section)
-    { actualTC->unserialize(cp, section); }
-
-    EndQuiesceEvent *getQuiesceEvent() { return actualTC->getQuiesceEvent(); }
-
-    Tick readLastActivate() { return actualTC->readLastActivate(); }
-    Tick readLastSuspend() { return actualTC->readLastSuspend(); }
-
-    void profileClear() { return actualTC->profileClear(); }
-    void profileSample() { return actualTC->profileSample(); }
-
-    // @todo: Do I need this?
-    void copyArchRegs(ThreadContext *tc) { actualTC->copyArchRegs(tc); }
-
-    void clearArchRegs() { actualTC->clearArchRegs(); }
-
-    //
-    // New accessors for new decoder.
-    //
-    uint64_t readIntReg(int reg_idx)
-    { return actualTC->readIntReg(reg_idx); }
-
-    FloatReg readFloatReg(int reg_idx)
-    { return actualTC->readFloatReg(reg_idx); }
-
-    FloatRegBits readFloatRegBits(int reg_idx)
-    { return actualTC->readFloatRegBits(reg_idx); }
-
-    void setIntReg(int reg_idx, uint64_t val)
-    { actualTC->setIntReg(reg_idx, val); }
-
-    void setFloatReg(int reg_idx, FloatReg val)
-    { actualTC->setFloatReg(reg_idx, val); }
-
-    void setFloatRegBits(int reg_idx, FloatRegBits val)
-    { actualTC->setFloatRegBits(reg_idx, val); }
-
-    TheISA::PCState pcState() { return actualTC->pcState(); }
-
-    void pcState(const TheISA::PCState &val) { actualTC->pcState(val); }
-
-    Addr instAddr() { return actualTC->instAddr(); }
-    Addr nextInstAddr() { return actualTC->nextInstAddr(); }
-    MicroPC microPC() { return actualTC->microPC(); }
-
-    bool readPredicate() { return actualTC->readPredicate(); }
-
-    void setPredicate(bool val)
-    { actualTC->setPredicate(val); }
-
-    MiscReg readMiscRegNoEffect(int misc_reg)
-    { return actualTC->readMiscRegNoEffect(misc_reg); }
-
-    MiscReg readMiscReg(int misc_reg)
-    { return actualTC->readMiscReg(misc_reg); }
-
-    void setMiscRegNoEffect(int misc_reg, const MiscReg &val)
-    { return actualTC->setMiscRegNoEffect(misc_reg, val); }
-
-    void setMiscReg(int misc_reg, const MiscReg &val)
-    { return actualTC->setMiscReg(misc_reg, val); }
-
-    int flattenIntIndex(int reg)
-    { return actualTC->flattenIntIndex(reg); }
-
-    int flattenFloatIndex(int reg)
-    { return actualTC->flattenFloatIndex(reg); }
-
-    unsigned readStCondFailures()
-    { return actualTC->readStCondFailures(); }
-
-    void setStCondFailures(unsigned sc_failures)
-    { actualTC->setStCondFailures(sc_failures); }
-
-    // @todo: Fix this!
-    bool misspeculating() { return actualTC->misspeculating(); }
-
-    void syscall(int64_t callnum)
-    { actualTC->syscall(callnum); }
-
-    Counter readFuncExeInst() { return actualTC->readFuncExeInst(); }
-};
+/**
+ * Copy state between thread contexts in preparation for CPU handover.
+ *
+ * @note This method modifies the old thread contexts as well as the
+ * new thread context. The old thread context will have its quiesce
+ * event descheduled if it is scheduled and its status set to halted.
+ *
+ * @param new_tc Destination ThreadContext.
+ * @param old_tc Source ThreadContext.
+ */
+void takeOverFrom(ThreadContext &new_tc, ThreadContext &old_tc);
 
 #endif