stats: cleanup a few small problems in stats
[gem5.git] / src / mem / bus.hh
index 1d3a7e528a9dd035f0ca16149294181b8a8cb134..97a65c8a92f4e5f66297a93955ed2a47c3d7b517 100644 (file)
  * 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: Ron Dreslinski
+ *          Ali Saidi
  */
 
 /**
- * @file Decleration of a bus object.
+ * @file
+ * Declaration of a bus object.
  */
 
 #ifndef __MEM_BUS_HH__
 #define __MEM_BUS_HH__
 
 #include <string>
+#include <set>
 #include <list>
-#include <inttypes.h>
 
+#include "base/hashmap.hh"
 #include "base/range.hh"
+#include "base/range_map.hh"
+#include "base/types.hh"
 #include "mem/mem_object.hh"
 #include "mem/packet.hh"
 #include "mem/port.hh"
 #include "mem/request.hh"
+#include "params/Bus.hh"
+#include "sim/eventq.hh"
 
 class Bus : public MemObject
 {
-    /** a globally unique id for this bus. */
-    int busId;
-
-    struct DevMap {
-        int portId;
-        Range<Addr> range;
-    };
-    std::vector<DevMap> portList;
-
-
-    /** Function called by the port when the bus is recieving a Timing
-        transaction.*/
-    bool recvTiming(Packet *pkt);
-
-    /** Function called by the port when the bus is recieving a Atomic
-        transaction.*/
-    Tick recvAtomic(Packet *pkt);
-
-    /** Function called by the port when the bus is recieving a Functional
-        transaction.*/
-    void recvFunctional(Packet *pkt);
-
-    /** Function called by the port when the bus is recieving a status change.*/
-    void recvStatusChange(Port::Status status, int id);
-
-    /** Find which port connected to this bus (if any) should be given a packet
-     * with this address.
-     * @param addr Address to find port for.
-     * @param id Id of the port this packet was received from (to prevent
-     *             loops)
-     * @return pointer to port that the packet should be sent out of.
-     */
-    Port *findPort(Addr addr, int id);
-
-    /** Process address range request.
-     * @param resp addresses that we can respond to
-     * @param snoop addresses that we would like to snoop
-     * @param id ide of the busport that made the request.
-     */
-    void addressRanges(AddrRangeList &resp, AddrRangeList &snoop, int id);
-
-
-    /** Decleration of the buses port type, one will be instantiated for each
+    /** Declaration of the buses port type, one will be instantiated for each
         of the interfaces connecting to the bus. */
     class BusPort : public Port
     {
+        bool _onRetryList;
+
         /** A pointer to the bus to which this port belongs. */
         Bus *bus;
 
@@ -101,57 +70,325 @@ class Bus : public MemObject
 
         /** Constructor for the BusPort.*/
         BusPort(const std::string &_name, Bus *_bus, int _id)
-            : Port(_name), bus(_bus), id(_id)
+            : Port(_name, _bus), _onRetryList(false), bus(_bus), id(_id)
         { }
 
+        bool onRetryList()
+        { return _onRetryList; }
+
+        void onRetryList(bool newVal)
+        { _onRetryList = newVal; }
+
+        int getId() { return id; }
+
       protected:
 
         /** When reciving a timing request from the peer port (at id),
             pass it to the bus. */
-        virtual bool recvTiming(Packet *pkt)
-        { pkt->src = id; return bus->recvTiming(pkt); }
+        virtual bool recvTiming(PacketPtr pkt)
+        { pkt->setSrc(id); return bus->recvTiming(pkt); }
 
         /** When reciving a Atomic requestfrom the peer port (at id),
             pass it to the bus. */
-        virtual Tick recvAtomic(Packet *pkt)
-        { pkt->src = id; return bus->recvAtomic(pkt); }
+        virtual Tick recvAtomic(PacketPtr pkt)
+        { pkt->setSrc(id); return bus->recvAtomic(pkt); }
 
         /** When reciving a Functional requestfrom the peer port (at id),
             pass it to the bus. */
-        virtual void recvFunctional(Packet *pkt)
-        { pkt->src = id; bus->recvFunctional(pkt); }
+        virtual void recvFunctional(PacketPtr pkt)
+        { pkt->setSrc(id); bus->recvFunctional(pkt); }
 
         /** When reciving a status changefrom the peer port (at id),
             pass it to the bus. */
         virtual void recvStatusChange(Status status)
         { bus->recvStatusChange(status, id); }
 
+        /** When reciving a retry from the peer port (at id),
+            pass it to the bus. */
+        virtual void recvRetry()
+        { bus->recvRetry(id); }
+
         // This should return all the 'owned' addresses that are
         // downstream from this bus, yes?  That is, the union of all
         // the 'owned' address ranges of all the other interfaces on
         // this bus...
         virtual void getDeviceAddressRanges(AddrRangeList &resp,
-                                            AddrRangeList &snoop)
+                                            bool &snoop)
         { bus->addressRanges(resp, snoop, id); }
 
-        // Hack to make translating port work without changes
-        virtual int deviceBlockSize() { return 32; }
+        // Ask the bus to ask everyone on the bus what their block size is and
+        // take the max of it. This might need to be changed a bit if we ever
+        // support multiple block sizes.
+        virtual unsigned deviceBlockSize() const
+        { return bus->findBlockSize(id); }
 
     };
 
+    class BusFreeEvent : public Event
+    {
+        Bus * bus;
+
+      public:
+        BusFreeEvent(Bus * _bus);
+        void process();
+        const char *description() const;
+    };
+
+    /** a globally unique id for this bus. */
+    int busId;
+    /** the clock speed for the bus */
+    int clock;
+    /** cycles of overhead per transaction */
+    int headerCycles;
+    /** the width of the bus in bytes */
+    int width;
+    /** the next tick at which the bus will be idle */
+    Tick tickNextIdle;
+
+    Event * drainEvent;
+
+
+    static const int defaultId = -3; //Make it unique from Broadcast
+
+    typedef range_map<Addr,int>::iterator PortIter;
+    range_map<Addr, int> portMap;
+
+    AddrRangeList defaultRange;
+
+    typedef std::vector<BusPort*>::iterator SnoopIter;
+    std::vector<BusPort*> snoopPorts;
+
+    /** Function called by the port when the bus is recieving a Timing
+      transaction.*/
+    bool recvTiming(PacketPtr pkt);
+
+    /** Function called by the port when the bus is recieving a Atomic
+      transaction.*/
+    Tick recvAtomic(PacketPtr pkt);
+
+    /** Function called by the port when the bus is recieving a Functional
+        transaction.*/
+    void recvFunctional(PacketPtr pkt);
+
+    /** Timing function called by port when it is once again able to process
+     * requests. */
+    void recvRetry(int id);
+
+    /** Function called by the port when the bus is recieving a status change.*/
+    void recvStatusChange(Port::Status status, int id);
+
+    /** Find which port connected to this bus (if any) should be given a packet
+     * with this address.
+     * @param addr Address to find port for.
+     * @return id of port that the packet should be sent out of.
+     */
+    int findPort(Addr addr);
+
+    // Cache for the findPort function storing recently used ports from portMap
+    struct PortCache {
+        bool valid;
+        int  id;
+        Addr start;
+        Addr end;
+    };
+
+    PortCache portCache[3];
+
+    // Checks the cache and returns the id of the port that has the requested
+    // address within its range
+    inline int checkPortCache(Addr addr) {
+        if (portCache[0].valid && addr >= portCache[0].start &&
+            addr < portCache[0].end) {
+            return portCache[0].id;
+        }
+        if (portCache[1].valid && addr >= portCache[1].start &&
+                   addr < portCache[1].end) {
+            return portCache[1].id;
+        }
+        if (portCache[2].valid && addr >= portCache[2].start &&
+            addr < portCache[2].end) {
+            return portCache[2].id;
+        }
+
+        return -1;
+    }
+
+    // Clears the earliest entry of the cache and inserts a new port entry
+    inline void updatePortCache(short id, Addr start, Addr end) {
+        portCache[2].valid = portCache[1].valid;
+        portCache[2].id    = portCache[1].id;
+        portCache[2].start = portCache[1].start;
+        portCache[2].end   = portCache[1].end;
+
+        portCache[1].valid = portCache[0].valid;
+        portCache[1].id    = portCache[0].id;
+        portCache[1].start = portCache[0].start;
+        portCache[1].end   = portCache[0].end;
+
+        portCache[0].valid = true;
+        portCache[0].id    = id;
+        portCache[0].start = start;
+        portCache[0].end   = end;
+    }
+
+    // Clears the cache. Needs to be called in constructor.
+    inline void clearPortCache() {
+        portCache[2].valid = false;
+        portCache[1].valid = false;
+        portCache[0].valid = false;
+    }
+
+    /** Process address range request.
+     * @param resp addresses that we can respond to
+     * @param snoop addresses that we would like to snoop
+     * @param id ide of the busport that made the request.
+     */
+    void addressRanges(AddrRangeList &resp, bool &snoop, int id);
+
+    /** Calculate the timing parameters for the packet.  Updates the
+     * firstWordTime and finishTime fields of the packet object.
+     * Returns the tick at which the packet header is completed (which
+     * will be all that is sent if the target rejects the packet).
+     */
+    Tick calcPacketTiming(PacketPtr pkt);
+
+    /** Occupy the bus until until */
+    void occupyBus(Tick until);
+
+    /** Ask everyone on the bus what their size is
+     * @param id id of the busport that made the request
+     * @return the max of all the sizes
+     */
+    unsigned findBlockSize(int id);
+
+    BusFreeEvent busIdle;
+
+    bool inRetry;
+    std::set<int> inRecvStatusChange;
+
+    /** max number of bus ids we've handed out so far */
+    short maxId;
+
     /** An array of pointers to the peer port interfaces
         connected to this bus.*/
-    std::vector<Port*> interfaces;
+    m5::hash_map<short,BusPort*> interfaces;
+
+    /** An array of pointers to ports that retry should be called on because the
+     * original send failed for whatever reason.*/
+    std::list<BusPort*> retryList;
+
+    void addToRetryList(BusPort * port)
+    {
+        if (!inRetry) {
+            // The device wasn't retrying a packet, or wasn't at an appropriate
+            // time.
+            assert(!port->onRetryList());
+            port->onRetryList(true);
+            retryList.push_back(port);
+        } else {
+            if (port->onRetryList()) {
+                // The device was retrying a packet. It didn't work, so we'll leave
+                // it at the head of the retry list.
+                assert(port == retryList.front());
+                inRetry = false;
+            }
+            else {
+                port->onRetryList(true);
+                retryList.push_back(port);
+            }
+        }
+    }
+
+    /** Port that handles requests that don't match any of the interfaces.*/
+    BusPort *defaultPort;
+
+    BusPort *funcPort;
+    int funcPortId;
+
+    /** Has the user specified their own default responder? */
+    bool responderSet;
+
+    unsigned defaultBlockSize;
+    unsigned cachedBlockSize;
+    bool cachedBlockSizeValid;
+
+   // Cache for the peer port interfaces
+    struct BusCache {
+        bool  valid;
+        short id;
+        BusPort  *port;
+    };
+
+    BusCache busCache[3];
+
+    // Checks the peer port interfaces cache for the port id and returns
+    // a pointer to the matching port
+    inline BusPort* checkBusCache(short id) {
+        if (busCache[0].valid && id == busCache[0].id) {
+            return busCache[0].port;
+        }
+        if (busCache[1].valid && id == busCache[1].id) {
+            return busCache[1].port;
+        }
+        if (busCache[2].valid && id == busCache[2].id) {
+            return busCache[2].port;
+        }
+
+        return NULL;
+    }
+
+    // Replaces the earliest entry in the cache with a new entry
+    inline void updateBusCache(short id, BusPort *port) {
+        busCache[2].valid = busCache[1].valid;
+        busCache[2].id    = busCache[1].id;
+        busCache[2].port  = busCache[1].port;
+
+        busCache[1].valid = busCache[0].valid;
+        busCache[1].id    = busCache[0].id;
+        busCache[1].port  = busCache[0].port;
+
+        busCache[0].valid = true;
+        busCache[0].id    = id;
+        busCache[0].port  = port;
+    }
+
+    // Invalidates the cache. Needs to be called in constructor.
+    inline void clearBusCache() {
+        busCache[2].valid = false;
+        busCache[1].valid = false;
+        busCache[0].valid = false;
+    }
+
 
   public:
 
     /** A function used to return the port associated with this bus object. */
-    virtual Port *getPort(const std::string &if_name);
+    virtual Port *getPort(const std::string &if_name, int idx = -1);
+    virtual void deletePortRefs(Port *p);
 
     virtual void init();
+    virtual void startup();
 
-    Bus(const std::string &n, int bus_id)
-        : MemObject(n), busId(bus_id)  {}
+    unsigned int drain(Event *de);
+
+    Bus(const BusParams *p)
+        : MemObject(p), busId(p->bus_id), clock(p->clock),
+          headerCycles(p->header_cycles), width(p->width), tickNextIdle(0),
+          drainEvent(NULL), busIdle(this), inRetry(false), maxId(0),
+          defaultPort(NULL), funcPort(NULL), funcPortId(-4),
+          responderSet(p->responder_set), defaultBlockSize(p->block_size),
+          cachedBlockSize(0), cachedBlockSizeValid(false)
+    {
+        //width, clock period, and header cycles must be positive
+        if (width <= 0)
+            fatal("Bus width must be positive\n");
+        if (clock <= 0)
+            fatal("Bus clock period must be positive\n");
+        if (headerCycles <= 0)
+            fatal("Number of header cycles must be positive\n");
+        clearBusCache();
+        clearPortCache();
+    }
 
 };