misc: Fix a bunch of minor issues identified by static analysis
[gem5.git] / src / mem / packet.hh
index 50a6f3d5a35076bfdfa6118608570b34c5b3ffd6..c7b47c0a72acf064263a9dee59194226bfe27e9f 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2012 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2012-2014 ARM Limited
  * All rights reserved
  *
  * The license below extends only to copyright in the software and shall
@@ -41,6 +41,7 @@
  * Authors: Ron Dreslinski
  *          Steve Reinhardt
  *          Ali Saidi
+ *          Andreas Hansson
  */
 
 /**
@@ -57,7 +58,6 @@
 
 #include "base/cast.hh"
 #include "base/compiler.hh"
-#include "base/fast_alloc.hh"
 #include "base/flags.hh"
 #include "base/misc.hh"
 #include "base/printable.hh"
@@ -91,14 +91,6 @@ class MemCmd
         HardPFReq,
         SoftPFResp,
         HardPFResp,
-        // WriteInvalidateReq transactions used to be generated by the
-        // DMA ports when writing full blocks to memory, however, it
-        // is not used anymore since we put the I/O cache in place to
-        // deal with partial block writes. Hence, WriteInvalidateReq
-        // and WriteInvalidateResp are currently unused. The
-        // implication is that the I/O cache does read-exclusive
-        // operations on every full-cache-block DMA, and ultimately
-        // this needs to be fixed.
         WriteInvalidateReq,
         WriteInvalidateResp,
         UpgradeReq,
@@ -120,7 +112,6 @@ class MemCmd
         // @TODO these should be classified as responses rather than
         // requests; coding them as requests initially for backwards
         // compatibility
-        NetworkNackError,  // nacked at network layer (not by protocol)
         InvalidDestError,  // packet dest field invalid
         BadAddressError,   // memory address invalid
         FunctionalReadError, // unable to fulfill functional read
@@ -197,6 +188,10 @@ class MemCmd
     bool hasData() const        { return testCmdAttrib(HasData); }
     bool isReadWrite() const    { return isRead() && isWrite(); }
     bool isLLSC() const         { return testCmdAttrib(IsLlsc); }
+    bool isSWPrefetch() const   { return testCmdAttrib(IsSWPrefetch); }
+    bool isHWPrefetch() const   { return testCmdAttrib(IsHWPrefetch); }
+    bool isPrefetch() const     { return testCmdAttrib(IsSWPrefetch) ||
+                                         testCmdAttrib(IsHWPrefetch); }
     bool isError() const        { return testCmdAttrib(IsError); }
     bool isPrint() const        { return testCmdAttrib(IsPrint); }
     bool isFlush() const        { return testCmdAttrib(IsFlush); }
@@ -226,12 +221,11 @@ class MemCmd
  * ultimate destination and back, possibly being conveyed by several
  * different Packets along the way.)
  */
-class Packet : public FastAlloc, public Printable
+class Packet : public Printable
 {
   public:
     typedef uint32_t FlagsType;
     typedef ::Flags<FlagsType> Flags;
-    typedef short NodeID;
 
   private:
     static const FlagsType PUBLIC_FLAGS           = 0x00000000;
@@ -250,9 +244,6 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     /// Are the 'addr' and 'size' fields valid?
     static const FlagsType VALID_ADDR             = 0x00000100;
     static const FlagsType VALID_SIZE             = 0x00000200;
-    /// Is the 'src' field valid? 
-    static const FlagsType VALID_SRC              = 0x00000400;
-    static const FlagsType VALID_DST              = 0x00000800;
     /// Is the data pointer set to a value that shouldn't be freed
     /// when the packet is destroyed?
     static const FlagsType STATIC_DATA            = 0x00001000;
@@ -265,6 +256,8 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     /// suppress the error if this packet encounters a functional
     /// access failure.
     static const FlagsType SUPPRESS_FUNC_ERROR    = 0x00008000;
+    // Signal prefetch squash through express snoop flag
+    static const FlagsType PREFETCH_SNOOP_SQUASH  = 0x00010000;
 
     Flags flags;
 
@@ -291,32 +284,35 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     /// physical, depending on the system configuration.
     Addr addr;
 
+    /// True if the request targets the secure memory space.
+    bool _isSecure;
+
     /// The size of the request or transfer.
     unsigned size;
 
     /**
      * Source port identifier set on a request packet to enable
      * appropriate routing of the responses. The source port
-     * identifier is set by any multiplexing component, e.g. a bus, as
-     * the timing responses need this information to be routed back to
-     * the appropriate port at a later point in time. The field can be
-     * updated (over-written) as the request packet passes through
-     * additional multiplexing components, and it is their
-     * responsibility to remember the original source port identifier,
-     * for example by using an appropriate sender state. The latter is
-     * done in the cache and bridge.
+     * identifier is set by any multiplexing component, e.g. a
+     * crossbar, as the timing responses need this information to be
+     * routed back to the appropriate port at a later point in
+     * time. The field can be updated (over-written) as the request
+     * packet passes through additional multiplexing components, and
+     * it is their responsibility to remember the original source port
+     * identifier, for example by using an appropriate sender
+     * state. The latter is done in the cache and bridge.
      */
-    NodeID src;
+    PortID src;
 
     /**
      * Destination port identifier that is present on all response
      * packets that passed through a multiplexing component as a
      * request packet. The source port identifier is turned into a
      * destination port identifier when the packet is turned into a
-     * response, and the destination is used, e.g. by the bus, to
+     * response, and the destination is used, e.g. by the crossbar, to
      * select the appropriate path through the interconnect.
      */
-    NodeID dest;
+    PortID dest;
 
     /**
      * The original value of the command field.  Only valid when the
@@ -334,26 +330,47 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     uint16_t bytesValidEnd;
 
   public:
-    /// Used to calculate latencies for each packet.
-    Tick time;
 
-    /// The time at which the packet will be fully transmitted
-    Tick finishTime;
+    /**
+     * The extra delay from seeing the packet until the first word is
+     * transmitted. This delay is used to communicate the crossbar
+     * forwarding latency to the neighbouring object (e.g. a cache)
+     * that actually makes the packet wait. As the delay is relative,
+     * a 32-bit unsigned should be sufficient.
+     */
+    uint32_t firstWordDelay;
 
-    /// The time at which the first chunk of the packet will be transmitted
-    Tick firstWordTime;
+    /**
+     * The extra pipelining delay from seeing the packet until the
+     * last word is transmitted by the component that provided it (if
+     * any). This includes the first word delay. Similar to the first
+     * word delay, this is used to make up for the fact that the
+     * crossbar does not make the packet wait. As the delay is
+     * relative, a 32-bit unsigned should be sufficient.
+     */
+    uint32_t lastWordDelay;
 
     /**
      * A virtual base opaque structure used to hold state associated
-     * with the packet but specific to the sending device (e.g., an
-     * MSHR).  A pointer to this state is returned in the packet's
-     * response so that the sender can quickly look up the state
-     * needed to process it.  A specific subclass would be derived
-     * from this to carry state specific to a particular sending
-     * device.
+     * with the packet (e.g., an MSHR), specific to a MemObject that
+     * sees the packet. A pointer to this state is returned in the
+     * packet's response so that the MemObject in question can quickly
+     * look up the state needed to process it. A specific subclass
+     * would be derived from this to carry state specific to a
+     * particular sending device.
+     *
+     * As multiple MemObjects may add their SenderState throughout the
+     * memory system, the SenderStates create a stack, where a
+     * MemObject can add a new Senderstate, as long as the
+     * predecessing SenderState is restored when the response comes
+     * back. For this reason, the predecessor should always be
+     * populated with the current SenderState of a packet before
+     * modifying the senderState field in the request packet.
      */
     struct SenderState
     {
+        SenderState* predecessor;
+        SenderState() : predecessor(NULL) {}
         virtual ~SenderState() {}
     };
 
@@ -361,7 +378,7 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
      * Object used to maintain state of a PrintReq.  The senderState
      * field of a PrintReq should always be of this type.
      */
-    class PrintReqState : public SenderState, public FastAlloc
+    class PrintReqState : public SenderState
     {
       private:
         /**
@@ -423,12 +440,51 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
      * This packet's sender state.  Devices should use dynamic_cast<>
      * to cast to the state appropriate to the sender.  The intent of
      * this variable is to allow a device to attach extra information
-     * to a request.  A response packet must return the sender state
+     * to a request. A response packet must return the sender state
      * that was attached to the original request (even if a new packet
      * is created).
      */
     SenderState *senderState;
 
+    /**
+     * Push a new sender state to the packet and make the current
+     * sender state the predecessor of the new one. This should be
+     * prefered over direct manipulation of the senderState member
+     * variable.
+     *
+     * @param sender_state SenderState to push at the top of the stack
+     */
+    void pushSenderState(SenderState *sender_state);
+
+    /**
+     * Pop the top of the state stack and return a pointer to it. This
+     * assumes the current sender state is not NULL. This should be
+     * preferred over direct manipulation of the senderState member
+     * variable.
+     *
+     * @return The current top of the stack
+     */
+    SenderState *popSenderState();
+
+    /**
+     * Go through the sender state stack and return the first instance
+     * that is of type T (as determined by a dynamic_cast). If there
+     * is no sender state of type T, NULL is returned.
+     *
+     * @return The topmost state of type T
+     */
+    template <typename T>
+    T * findNextSenderState() const
+    {
+        T *t = NULL;
+        SenderState* sender_state = senderState;
+        while (t == NULL && sender_state != NULL) {
+            t = dynamic_cast<T*>(sender_state);
+            sender_state = sender_state->predecessor;
+        }
+        return t;
+    }
+
     /// Return the string name of the cmd field (for debugging and
     /// tracing).
     const std::string &cmdString() const { return cmd.toString(); }
@@ -452,30 +508,25 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     bool isFlush() const        { return cmd.isFlush(); }
 
     // Snoop flags
-    void assertMemInhibit()     { flags.set(MEM_INHIBIT); }
-    bool memInhibitAsserted()   { return flags.isSet(MEM_INHIBIT); }
-    void assertShared()         { flags.set(SHARED); }
-    bool sharedAsserted()       { return flags.isSet(SHARED); }
+    void assertMemInhibit()         { flags.set(MEM_INHIBIT); }
+    bool memInhibitAsserted() const { return flags.isSet(MEM_INHIBIT); }
+    void assertShared()             { flags.set(SHARED); }
+    bool sharedAsserted() const     { return flags.isSet(SHARED); }
 
     // Special control flags
-    void setExpressSnoop()      { flags.set(EXPRESS_SNOOP); }
-    bool isExpressSnoop()       { return flags.isSet(EXPRESS_SNOOP); }
-    void setSupplyExclusive()   { flags.set(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
-    void clearSupplyExclusive() { flags.clear(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
-    bool isSupplyExclusive()    { return flags.isSet(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
-    void setSuppressFuncError() { flags.set(SUPPRESS_FUNC_ERROR); }
-    bool suppressFuncError()    { return flags.isSet(SUPPRESS_FUNC_ERROR); }
+    void setExpressSnoop()          { flags.set(EXPRESS_SNOOP); }
+    bool isExpressSnoop() const     { return flags.isSet(EXPRESS_SNOOP); }
+    void setSupplyExclusive()       { flags.set(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
+    void clearSupplyExclusive()     { flags.clear(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
+    bool isSupplyExclusive() const  { return flags.isSet(SUPPLY_EXCLUSIVE); }
+    void setSuppressFuncError()     { flags.set(SUPPRESS_FUNC_ERROR); }
+    bool suppressFuncError() const  { return flags.isSet(SUPPRESS_FUNC_ERROR); }
+    void setPrefetchSquashed()      { flags.set(PREFETCH_SNOOP_SQUASH); }
+    bool prefetchSquashed() const   { return flags.isSet(PREFETCH_SNOOP_SQUASH); }
 
     // Network error conditions... encapsulate them as methods since
     // their encoding keeps changing (from result field to command
     // field, etc.)
-    void
-    setNacked()
-    {
-        assert(isResponse());
-        cmd = MemCmd::NetworkNackError;
-    }
-
     void
     setBadAddress()
     {
@@ -483,30 +534,42 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
         cmd = MemCmd::BadAddressError;
     }
 
-    bool wasNacked() const     { return cmd == MemCmd::NetworkNackError; }
     bool hadBadAddress() const { return cmd == MemCmd::BadAddressError; }
     void copyError(Packet *pkt) { assert(pkt->isError()); cmd = pkt->cmd; }
 
-    bool isSrcValid() { return flags.isSet(VALID_SRC); }
+    bool isSrcValid() const { return src != InvalidPortID; }
     /// Accessor function to get the source index of the packet.
-    NodeID getSrc() const    { assert(flags.isSet(VALID_SRC)); return src; }
+    PortID getSrc() const { assert(isSrcValid()); return src; }
     /// Accessor function to set the source index of the packet.
-    void setSrc(NodeID _src) { src = _src; flags.set(VALID_SRC); }
-    /// Reset source field, e.g. to retransmit packet on different bus.
-    void clearSrc() { flags.clear(VALID_SRC); }
+    void setSrc(PortID _src) { src = _src; }
 
-    bool isDestValid() { return flags.isSet(VALID_DST); }
+    bool isDestValid() const { return dest != InvalidPortID; }
     /// Accessor function for the destination index of the packet.
-    NodeID getDest() const     { assert(flags.isSet(VALID_DST)); return dest; }
+    PortID getDest() const { assert(isDestValid()); return dest; }
     /// Accessor function to set the destination index of the packet.
-    void setDest(NodeID _dest) { dest = _dest; flags.set(VALID_DST); }
+    void setDest(PortID _dest) { dest = _dest; }
     /// Reset destination field, e.g. to turn a response into a request again.
-    void clearDest() { flags.clear(VALID_DST); }
+    void clearDest() { dest = InvalidPortID; }
 
     Addr getAddr() const { assert(flags.isSet(VALID_ADDR)); return addr; }
+    /**
+     * Update the address of this packet mid-transaction. This is used
+     * by the address mapper to change an already set address to a new
+     * one based on the system configuration. It is intended to remap
+     * an existing address, so it asserts that the current address is
+     * valid.
+     */
+    void setAddr(Addr _addr) { assert(flags.isSet(VALID_ADDR)); addr = _addr; }
+
     unsigned getSize() const  { assert(flags.isSet(VALID_SIZE)); return size; }
     Addr getOffset(int blkSize) const { return getAddr() & (Addr)(blkSize - 1); }
 
+    bool isSecure() const
+    {
+        assert(flags.isSet(VALID_ADDR));
+        return _isSecure;
+    }
+
     /**
      * It has been determined that the SC packet should successfully update
      * memory.  Therefore, convert this SC packet to a normal write.
@@ -537,13 +600,16 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
      * not be valid. The command must be supplied.
      */
     Packet(Request *_req, MemCmd _cmd)
-        :  cmd(_cmd), req(_req), data(NULL),
+        :  cmd(_cmd), req(_req), data(nullptr), addr(0), _isSecure(false),
+           size(0), src(InvalidPortID), dest(InvalidPortID),
            bytesValidStart(0), bytesValidEnd(0),
-           time(curTick()), senderState(NULL)
+           firstWordDelay(0), lastWordDelay(0),
+           senderState(NULL)
     {
         if (req->hasPaddr()) {
             addr = req->getPaddr();
             flags.set(VALID_ADDR);
+            _isSecure = req->isSecure();
         }
         if (req->hasSize()) {
             size = req->getSize();
@@ -557,13 +623,16 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
      * req.  this allows for overriding the size/addr of the req.
      */
     Packet(Request *_req, MemCmd _cmd, int _blkSize)
-        :  cmd(_cmd), req(_req), data(NULL),
+        :  cmd(_cmd), req(_req), data(nullptr), addr(0), _isSecure(false),
+           src(InvalidPortID), dest(InvalidPortID),
            bytesValidStart(0), bytesValidEnd(0),
-           time(curTick()), senderState(NULL)
+           firstWordDelay(0), lastWordDelay(0),
+           senderState(NULL)
     {
         if (req->hasPaddr()) {
             addr = req->getPaddr() & ~(_blkSize - 1);
             flags.set(VALID_ADDR);
+            _isSecure = req->isSecure();
         }
         size = _blkSize;
         flags.set(VALID_SIZE);
@@ -579,16 +648,61 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     Packet(Packet *pkt, bool clearFlags = false)
         :  cmd(pkt->cmd), req(pkt->req),
            data(pkt->flags.isSet(STATIC_DATA) ? pkt->data : NULL),
-           addr(pkt->addr), size(pkt->size), src(pkt->src), dest(pkt->dest),
-           bytesValidStart(pkt->bytesValidStart), bytesValidEnd(pkt->bytesValidEnd),
-           time(curTick()), senderState(pkt->senderState)
+           addr(pkt->addr), _isSecure(pkt->_isSecure), size(pkt->size),
+           src(pkt->src), dest(pkt->dest),
+           bytesValidStart(pkt->bytesValidStart),
+           bytesValidEnd(pkt->bytesValidEnd),
+           firstWordDelay(pkt->firstWordDelay),
+           lastWordDelay(pkt->lastWordDelay),
+           senderState(pkt->senderState)
     {
         if (!clearFlags)
             flags.set(pkt->flags & COPY_FLAGS);
 
-        flags.set(pkt->flags & (VALID_ADDR|VALID_SIZE|VALID_SRC|VALID_DST));
+        flags.set(pkt->flags & (VALID_ADDR|VALID_SIZE));
         flags.set(pkt->flags & STATIC_DATA);
+    }
+
+    /**
+     * Change the packet type based on request type.
+     */
+    void
+    refineCommand()
+    {
+        if (cmd == MemCmd::ReadReq) {
+            if (req->isLLSC()) {
+                cmd = MemCmd::LoadLockedReq;
+            } else if (req->isPrefetch()) {
+                cmd = MemCmd::SoftPFReq;
+            }
+        } else if (cmd == MemCmd::WriteReq) {
+            if (req->isLLSC()) {
+                cmd = MemCmd::StoreCondReq;
+            } else if (req->isSwap()) {
+                cmd = MemCmd::SwapReq;
+            }
+        }
+    }
+
+    /**
+     * Constructor-like methods that return Packets based on Request objects.
+     * Will call refineCommand() to fine-tune the Packet type if it's not a
+     * vanilla read or write.
+     */
+    static PacketPtr
+    createRead(Request *req)
+    {
+        PacketPtr pkt = new Packet(req, MemCmd::ReadReq);
+        pkt->refineCommand();
+        return pkt;
+    }
 
+    static PacketPtr
+    createWrite(Request *req)
+    {
+        PacketPtr pkt = new Packet(req, MemCmd::WriteReq);
+        pkt->refineCommand();
+        return pkt;
     }
 
     /**
@@ -617,8 +731,15 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
         assert(req->hasPaddr());
         flags = 0;
         addr = req->getPaddr();
+        _isSecure = req->isSecure();
         size = req->getSize();
-        time = req->time();
+
+        src = InvalidPortID;
+        dest = InvalidPortID;
+        bytesValidStart = 0;
+        bytesValidEnd = 0;
+        firstWordDelay = 0;
+        lastWordDelay = 0;
 
         flags.set(VALID_ADDR|VALID_SIZE);
         deleteData();
@@ -644,8 +765,7 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
         flags.clear(EXPRESS_SNOOP);
 
         dest = src;
-        flags.set(VALID_DST, flags.isSet(VALID_SRC));
-        flags.clear(VALID_SRC);
+        src = InvalidPortID;
     }
 
     void
@@ -672,20 +792,6 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
         }
     }
 
-    /**
-     * Take a request packet that has been returned as NACKED and
-     * modify it so that it can be sent out again. Only packets that
-     * need a response can be NACKED, so verify that that is true.
-     */
-    void
-    reinitNacked()
-    {
-        assert(wasNacked());
-        cmd = origCmd;
-        assert(needsResponse());
-        clearDest();
-    }
-
     void
     setSize(unsigned size)
     {
@@ -834,7 +940,8 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
      * value.  If the functional request is a write, it may update the
      * memory value.
      */
-    bool checkFunctional(Printable *obj, Addr base, int size, uint8_t *data);
+    bool checkFunctional(Printable *obj, Addr base, bool is_secure, int size,
+                         uint8_t *data);
 
     /**
      * Check a functional request against a memory value stored in
@@ -844,8 +951,8 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
     checkFunctional(PacketPtr other) 
     {
         uint8_t *data = other->hasData() ? other->getPtr<uint8_t>() : NULL;
-        return checkFunctional(other, other->getAddr(), other->getSize(),
-                               data);
+        return checkFunctional(other, other->getAddr(), other->isSecure(),
+                               other->getSize(), data);
     }
 
     /**
@@ -870,6 +977,14 @@ class Packet : public FastAlloc, public Printable
 
     void print(std::ostream &o, int verbosity = 0,
                const std::string &prefix = "") const;
+
+    /**
+     * A no-args wrapper of print(std::ostream...)
+     * meant to be invoked from DPRINTFs
+     * avoiding string overheads in fast mode
+     * @return string with the request's type and start<->end addresses
+     */
+    std::string print() const;
 };
 
 #endif //__MEM_PACKET_HH