mem: Parameterize coherent xbar sanity checks
[gem5.git] / src / mem / coherent_xbar.hh
index 3cf10689c068edf1527dbc72244c858f8ec950b6..386b479f752e444ef86637e0ed05dfa7c1ad2a4e 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2011-2015 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2011-2015, 2017, 2019 ARM Limited
  * All rights reserved
  *
  * The license below extends only to copyright in the software and shall
@@ -51,6 +51,9 @@
 #ifndef __MEM_COHERENT_XBAR_HH__
 #define __MEM_COHERENT_XBAR_HH__
 
+#include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
+
 #include "mem/snoop_filter.hh"
 #include "mem/xbar.hh"
 #include "params/CoherentXBar.hh"
@@ -84,7 +87,7 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
      * be instantiated for each of the master ports connecting to the
      * crossbar.
      */
-    class CoherentXBarSlavePort : public SlavePort
+    class CoherentXBarSlavePort : public QueuedSlavePort
     {
 
       private:
@@ -92,50 +95,54 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
         /** A reference to the crossbar to which this port belongs. */
         CoherentXBar &xbar;
 
+        /** A normal packet queue used to store responses. */
+        RespPacketQueue queue;
+
       public:
 
         CoherentXBarSlavePort(const std::string &_name,
                              CoherentXBar &_xbar, PortID _id)
-            : SlavePort(_name, &_xbar, _id), xbar(_xbar)
+            : QueuedSlavePort(_name, &_xbar, queue, _id), xbar(_xbar),
+              queue(_xbar, *this)
         { }
 
       protected:
 
-        /**
-         * When receiving a timing request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual bool recvTimingReq(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvTimingReq(pkt, id); }
+        bool
+        recvTimingReq(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvTimingReq(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving a timing snoop response, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvTimingSnoopResp(pkt, id); }
+        bool
+        recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvTimingSnoopResp(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving an atomic request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual Tick recvAtomic(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvAtomic(pkt, id); }
+        Tick
+        recvAtomic(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvAtomicBackdoor(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving a functional request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual void recvFunctional(PacketPtr pkt)
-        { xbar.recvFunctional(pkt, id); }
+        Tick
+        recvAtomicBackdoor(PacketPtr pkt, MemBackdoorPtr &backdoor) override
+        {
+            return xbar.recvAtomicBackdoor(pkt, id, &backdoor);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving a retry, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual void recvRespRetry()
-        { panic("Crossbar slave ports should never retry.\n"); }
+        void
+        recvFunctional(PacketPtr pkt) override
+        {
+            xbar.recvFunctional(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * Return the union of all adress ranges seen by this crossbar.
-         */
-        virtual AddrRangeList getAddrRanges() const
-        { return xbar.getAddrRanges(); }
+        AddrRangeList
+        getAddrRanges() const override
+        {
+            return xbar.getAddrRanges();
+        }
 
     };
 
@@ -165,42 +172,34 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
          *
          * @return a boolean that is true if this port is snooping
          */
-        virtual bool isSnooping() const
-        { return true; }
+        bool isSnooping() const override { return true; }
 
-        /**
-         * When receiving a timing response, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual bool recvTimingResp(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvTimingResp(pkt, id); }
-
-        /**
-         * When receiving a timing snoop request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvTimingSnoopReq(pkt, id); }
+        bool
+        recvTimingResp(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvTimingResp(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving an atomic snoop request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt)
-        { return xbar.recvAtomicSnoop(pkt, id); }
+        void
+        recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvTimingSnoopReq(pkt, id);
+        }
 
-        /**
-         * When receiving a functional snoop request, pass it to the crossbar.
-         */
-        virtual void recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt)
-        { xbar.recvFunctionalSnoop(pkt, id); }
+        Tick
+        recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt) override
+        {
+            return xbar.recvAtomicSnoop(pkt, id);
+        }
 
-        /** When reciving a range change from the peer port (at id),
-            pass it to the crossbar. */
-        virtual void recvRangeChange()
-        { xbar.recvRangeChange(id); }
+        void
+        recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt) override
+        {
+            xbar.recvFunctionalSnoop(pkt, id);
+        }
 
-        /** When reciving a retry from the peer port (at id),
-            pass it to the crossbar. */
-        virtual void recvReqRetry()
-        { xbar.recvReqRetry(id); }
+        void recvRangeChange() override { xbar.recvRangeChange(id); }
+        void recvReqRetry() override { xbar.recvReqRetry(id); }
 
     };
 
@@ -215,14 +214,14 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
       private:
 
         /** The port which we mirror internally. */
-        SlavePort& slavePort;
+        QueuedSlavePort& slavePort;
 
       public:
 
         /**
          * Create a snoop response port that mirrors a given slave port.
          */
-        SnoopRespPort(SlavePort& slave_port, CoherentXBar& _xbar) :
+        SnoopRespPort(QueuedSlavePort& slave_port, CoherentXBar& _xbar) :
             MasterPort(slave_port.name() + ".snoopRespPort", &_xbar),
             slavePort(slave_port) { }
 
@@ -230,37 +229,44 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
          * Override the sending of retries and pass them on through
          * the mirrored slave port.
          */
-        void sendRetryResp() {
+        void
+        sendRetryResp() override
+        {
             // forward it as a snoop response retry
             slavePort.sendRetrySnoopResp();
         }
 
-        /**
-         * Provided as necessary.
-         */
-        void recvReqRetry() { panic("SnoopRespPort should never see retry\n"); }
+        void
+        recvReqRetry() override
+        {
+            panic("SnoopRespPort should never see retry");
+        }
 
-        /**
-         * Provided as necessary.
-         */
-        bool recvTimingResp(PacketPtr pkt)
+        bool
+        recvTimingResp(PacketPtr pkt) override
         {
-            panic("SnoopRespPort should never see timing response\n");
-            return false;
+            panic("SnoopRespPort should never see timing response");
         }
 
     };
 
     std::vector<SnoopRespPort*> snoopRespPorts;
 
-    std::vector<SlavePort*> snoopPorts;
+    std::vector<QueuedSlavePort*> snoopPorts;
 
     /**
      * Store the outstanding requests that we are expecting snoop
      * responses from so we can determine which snoop responses we
      * generated and which ones were merely forwarded.
      */
-    m5::hash_set<RequestPtr> outstandingSnoop;
+    std::unordered_set<RequestPtr> outstandingSnoop;
+
+    /**
+     * Store the outstanding cache maintenance that we are expecting
+     * snoop responses from so we can determine when we received all
+     * snoop responses and if any of the agents satisfied the request.
+     */
+    std::unordered_map<PacketId, PacketPtr> outstandingCMO;
 
     /**
      * Keep a pointer to the system to be allow to querying memory system
@@ -275,24 +281,28 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
     /** Cycles of snoop response latency.*/
     const Cycles snoopResponseLatency;
 
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving a Timing
-      request packet.*/
-    bool recvTimingReq(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id);
+    /** Maximum number of outstading snoops sanity check*/
+    const unsigned int maxOutstandingSnoopCheck;
 
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving a Timing
-      response packet.*/
-    bool recvTimingResp(PacketPtr pkt, PortID master_port_id);
+    /** Maximum routing table size sanity check*/
+    const unsigned int maxRoutingTableSizeCheck;
 
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving a timing
-        snoop request.*/
-    void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt, PortID master_port_id);
+    /** Is this crossbar the point of coherency? **/
+    const bool pointOfCoherency;
 
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving a timing
-        snoop response.*/
-    bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id);
+    /** Is this crossbar the point of unification? **/
+    const bool pointOfUnification;
 
-    /** Timing function called by port when it is once again able to process
-     * requests. */
+    /**
+     * Upstream caches need this packet until true is returned, so
+     * hold it for deletion until a subsequent call
+     */
+    std::unique_ptr<Packet> pendingDelete;
+
+    bool recvTimingReq(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id);
+    bool recvTimingResp(PacketPtr pkt, PortID master_port_id);
+    void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt, PortID master_port_id);
+    bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id);
     void recvReqRetry(PortID master_port_id);
 
     /**
@@ -303,7 +313,9 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
      * @param pkt Packet to forward
      * @param exclude_slave_port_id Id of slave port to exclude
      */
-    void forwardTiming(PacketPtr pkt, PortID exclude_slave_port_id) {
+    void
+    forwardTiming(PacketPtr pkt, PortID exclude_slave_port_id)
+    {
         forwardTiming(pkt, exclude_slave_port_id, snoopPorts);
     }
 
@@ -317,14 +329,10 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
      * @param dests Vector of destination ports for the forwarded pkt
      */
     void forwardTiming(PacketPtr pkt, PortID exclude_slave_port_id,
-                       const std::vector<SlavePort*>& dests);
+                       const std::vector<QueuedSlavePort*>& dests);
 
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving a Atomic
-      transaction.*/
-    Tick recvAtomic(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id);
-
-    /** Function called by the port when the crossbar is recieving an
-        atomic snoop transaction.*/
+    Tick recvAtomicBackdoor(PacketPtr pkt, PortID slave_port_id,
+                            MemBackdoorPtr *backdoor=nullptr);
     Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt, PortID master_port_id);
 
     /**
@@ -337,10 +345,11 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
      *
      * @return a pair containing the snoop response and snoop latency
      */
-    std::pair<MemCmd, Tick> forwardAtomic(PacketPtr pkt,
-                                          PortID exclude_slave_port_id)
+    std::pair<MemCmd, Tick>
+    forwardAtomic(PacketPtr pkt, PortID exclude_slave_port_id)
     {
-        return forwardAtomic(pkt, exclude_slave_port_id, InvalidPortID, snoopPorts);
+        return forwardAtomic(pkt, exclude_slave_port_id, InvalidPortID,
+                             snoopPorts);
     }
 
     /**
@@ -358,7 +367,8 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
     std::pair<MemCmd, Tick> forwardAtomic(PacketPtr pkt,
                                           PortID exclude_slave_port_id,
                                           PortID source_master_port_id,
-                                          const std::vector<SlavePort*>& dests);
+                                          const std::vector<QueuedSlavePort*>&
+                                          dests);
 
     /** Function called by the port when the crossbar is recieving a Functional
         transaction.*/
@@ -378,7 +388,38 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
      */
     void forwardFunctional(PacketPtr pkt, PortID exclude_slave_port_id);
 
+    /**
+     * Determine if the crossbar should sink the packet, as opposed to
+     * forwarding it, or responding.
+     */
+    bool sinkPacket(const PacketPtr pkt) const;
+
+    /**
+     * Determine if the crossbar should forward the packet, as opposed to
+     * responding to it.
+     */
+    bool forwardPacket(const PacketPtr pkt);
+
+    /**
+     * Determine if the packet's destination is the memory below
+     *
+     * The memory below is the destination for a cache mainteance
+     * operation to the Point of Coherence/Unification if this is the
+     * Point of Coherence/Unification.
+     *
+     * @param pkt The processed packet
+     *
+     * @return Whether the memory below is the destination for the packet
+     */
+    bool
+    isDestination(const PacketPtr pkt) const
+    {
+        return (pkt->req->isToPOC() && pointOfCoherency) ||
+            (pkt->req->isToPOU() && pointOfUnification);
+    }
+
     Stats::Scalar snoops;
+    Stats::Scalar snoopTraffic;
     Stats::Distribution snoopFanout;
 
   public:
@@ -389,8 +430,6 @@ class CoherentXBar : public BaseXBar
 
     virtual ~CoherentXBar();
 
-    unsigned int drain(DrainManager *dm);
-
     virtual void regStats();
 };