Merge zizzer.eecs.umich.edu:/z/m5/Bitkeeper/newmem
[gem5.git] / src / mem / packet.hh
index 403039d96654f54b9803c11d4d994c206f847c66..cb97dd0366c9ebb8ab9279fed851317cd9dc9a77 100644 (file)
 #ifndef __MEM_PACKET_HH__
 #define __MEM_PACKET_HH__
 
+#include <cassert>
+#include <list>
+
 #include "mem/request.hh"
-#include "arch/isa_traits.hh"
+#include "sim/host.hh"
 #include "sim/root.hh"
 
 struct Packet;
-typedef PacketPacketPtr;
+typedef Packet *PacketPtr;
 typedef uint8_t* PacketDataPtr;
-
+typedef std::list<PacketPtr> PacketList;
+
+//Coherence Flags
+#define NACKED_LINE     (1 << 0)
+#define SATISFIED       (1 << 1)
+#define SHARED_LINE     (1 << 2)
+#define CACHE_LINE_FILL (1 << 3)
+#define COMPRESSED      (1 << 4)
+#define NO_ALLOCATE     (1 << 5)
+#define SNOOP_COMMIT    (1 << 6)
+
+//for now.  @todo fix later
+#define NUM_MEM_CMDS    (1 << 11)
 /**
  * A Packet is used to encapsulate a transfer between two objects in
  * the memory system (e.g., the L1 and L2 cache).  (In contrast, a
@@ -55,6 +70,10 @@ typedef uint8_t* PacketDataPtr;
  */
 class Packet
 {
+  public:
+    /** Temporary FLAGS field until cache gets working, this should be in coherence/sender state. */
+    uint64_t flags;
+
   private:
    /** A pointer to the data being transfered.  It can be differnt
     *    sizes at each level of the heirarchy so it belongs in the
@@ -74,7 +93,6 @@ class Packet
      *   be called on it rather than simply delete.*/
     bool arrayData;
 
-
     /** The address of the request.  This address could be virtual or
      *   physical, depending on the system configuration. */
     Addr addr;
@@ -85,7 +103,7 @@ class Packet
     /** Device address (e.g., bus ID) of the source of the
      *   transaction. The source is not responsible for setting this
      *   field; it is set implicitly by the interconnect when the
-     *   packet is first sent.  */
+     *   packet is first sent.  */
     short src;
 
     /** Device address (e.g., bus ID) of the destination of the
@@ -100,8 +118,18 @@ class Packet
     /** Is the 'src' field valid? */
     bool srcValid;
 
+
   public:
 
+    /** Used to calculate latencies for each packet.*/
+    Tick time;
+
+    /** The time at which the packet will be fully transmitted */
+    Tick finishTime;
+
+    /** The time at which the first chunk of the packet will be transmitted */
+    Tick firstWordTime;
+
     /** The special destination address indicating that the packet
      *   should be routed based on its address. */
     static const short Broadcast = -1;
@@ -140,39 +168,77 @@ class Packet
 
   private:
     /** List of command attributes. */
+    // If you add a new CommandAttribute, make sure to increase NUM_MEM_CMDS
+    // as well.
     enum CommandAttribute
     {
-        IsRead         = 1 << 0,
-        IsWrite                = 1 << 1,
-        IsPrefetch     = 1 << 2,
-        IsInvalidate   = 1 << 3,
-        IsRequest      = 1 << 4,
-        IsResponse     = 1 << 5,
-        NeedsResponse  = 1 << 6,
+        IsRead          = 1 << 0,
+        IsWrite         = 1 << 1,
+        IsPrefetch      = 1 << 2,
+        IsInvalidate    = 1 << 3,
+        IsRequest       = 1 << 4,
+        IsResponse      = 1 << 5,
+        NeedsResponse   = 1 << 6,
+        IsSWPrefetch    = 1 << 7,
+        IsHWPrefetch    = 1 << 8,
+        IsUpgrade       = 1 << 9,
+        HasData         = 1 << 10
     };
 
   public:
     /** List of all commands associated with a packet. */
     enum Command
     {
-        ReadReq                = IsRead  | IsRequest | NeedsResponse,
-        WriteReq       = IsWrite | IsRequest | NeedsResponse,
-        WriteReqNoAck  = IsWrite | IsRequest,
-        ReadResp       = IsRead  | IsResponse,
-        WriteResp      = IsWrite | IsResponse
+        InvalidCmd      = 0,
+        ReadReq         = IsRead  | IsRequest | NeedsResponse,
+        WriteReq        = IsWrite | IsRequest | NeedsResponse | HasData,
+        WriteReqNoAck   = IsWrite | IsRequest | HasData,
+        ReadResp        = IsRead  | IsResponse | NeedsResponse | HasData,
+        WriteResp       = IsWrite | IsResponse | NeedsResponse,
+        Writeback       = IsWrite | IsRequest | HasData,
+        SoftPFReq       = IsRead  | IsRequest | IsSWPrefetch | NeedsResponse,
+        HardPFReq       = IsRead  | IsRequest | IsHWPrefetch | NeedsResponse,
+        SoftPFResp      = IsRead  | IsResponse | IsSWPrefetch
+                                  | NeedsResponse | HasData,
+        HardPFResp      = IsRead  | IsResponse | IsHWPrefetch
+                                  | NeedsResponse | HasData,
+        InvalidateReq   = IsInvalidate | IsRequest,
+        WriteInvalidateReq  = IsWrite | IsInvalidate | IsRequest
+                                      | HasData | NeedsResponse,
+        WriteInvalidateResp = IsWrite | IsInvalidate | IsRequest
+                                      | NeedsResponse | IsResponse,
+        UpgradeReq      = IsInvalidate | IsRequest | IsUpgrade,
+        ReadExReq       = IsRead | IsInvalidate | IsRequest | NeedsResponse,
+        ReadExResp      = IsRead | IsInvalidate | IsResponse
+                                 | NeedsResponse | HasData
     };
 
     /** Return the string name of the cmd field (for debugging and
      *   tracing). */
     const std::string &cmdString() const;
 
+    /** Reutrn the string to a cmd given by idx. */
+    const std::string &cmdIdxToString(Command idx);
+
+    /** Return the index of this command. */
+    inline int cmdToIndex() const { return (int) cmd; }
+
     /** The command field of the packet. */
     Command cmd;
 
-    bool isRead()       { return (cmd & IsRead)  != 0; }
-    bool isRequest()    { return (cmd & IsRequest)  != 0; }
-    bool isResponse()   { return (cmd & IsResponse) != 0; }
-    bool needsResponse() { return (cmd & NeedsResponse) != 0; }
+    bool isRead() const         { return (cmd & IsRead)  != 0; }
+    bool isWrite()  const       { return (cmd & IsWrite) != 0; }
+    bool isRequest() const      { return (cmd & IsRequest)  != 0; }
+    bool isResponse() const     { return (cmd & IsResponse) != 0; }
+    bool needsResponse() const  { return (cmd & NeedsResponse) != 0; }
+    bool isInvalidate() const   { return (cmd & IsInvalidate) != 0; }
+    bool hasData() const        { return (cmd & HasData) != 0; }
+
+    bool isCacheFill() const    { return (flags & CACHE_LINE_FILL) != 0; }
+    bool isNoAllocate() const   { return (flags & NO_ALLOCATE) != 0; }
+    bool isCompressed() const   { return (flags & COMPRESSED) != 0; }
+
+    bool nic_pkt() { assert("Unimplemented\n" && 0); return false; }
 
     /** Possible results of a packet's request. */
     enum Result
@@ -197,6 +263,10 @@ class Packet
 
     Addr getAddr() const { assert(addrSizeValid); return addr; }
     int getSize() const { assert(addrSizeValid); return size; }
+    Addr getOffset(int blkSize) const { return addr & (Addr)(blkSize - 1); }
+
+    void addrOverride(Addr newAddr) { assert(addrSizeValid); addr = newAddr; }
+    void cmdOverride(Command newCmd) { cmd = newCmd; }
 
     /** Constructor.  Note that a Request object must be constructed
      *   first, but the Requests's physical address and size fields
@@ -210,6 +280,23 @@ class Packet
            req(_req), coherence(NULL), senderState(NULL), cmd(_cmd),
            result(Unknown)
     {
+        flags = 0;
+        time = curTick;
+    }
+
+    /** Alternate constructor if you are trying to create a packet with
+     *  a request that is for a whole block, not the address from the req.
+     *  this allows for overriding the size/addr of the req.*/
+    Packet(Request *_req, Command _cmd, short _dest, int _blkSize)
+        :  data(NULL), staticData(false), dynamicData(false), arrayData(false),
+           addr(_req->paddr & ~(_blkSize - 1)), size(_blkSize),
+           dest(_dest),
+           addrSizeValid(_req->validPaddr), srcValid(false),
+           req(_req), coherence(NULL), senderState(NULL), cmd(_cmd),
+           result(Unknown)
+    {
+        flags = 0;
+        time = curTick;
     }
 
     /** Destructor. */
@@ -223,8 +310,10 @@ class Packet
      *   multiple transactions. */
     void reinitFromRequest() {
         assert(req->validPaddr);
+        flags = 0;
         addr = req->paddr;
         size = req->size;
+        time = req->time;
         addrSizeValid = true;
         result = Unknown;
         if (dynamicData) {
@@ -238,63 +327,135 @@ class Packet
      *   for returning as a response to that request.  Used for timing
      *   accesses only.  For atomic and functional accesses, the
      *   request packet is always implicitly passed back *without*
-     *   modifying the command or destination fields, so this function
+     *   modifying the destination fields, so this function
      *   should not be called. */
     void makeTimingResponse() {
         assert(needsResponse());
+        assert(isRequest());
         int icmd = (int)cmd;
-        icmd &= ~(IsRequest | NeedsResponse);
+        icmd &= ~(IsRequest);
         icmd |= IsResponse;
+        if (isRead())
+            icmd |= HasData;
+        if (isWrite())
+            icmd &= ~HasData;
         cmd = (Command)icmd;
         dest = src;
         srcValid = false;
     }
 
-    /** 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() {
+    /**
+     * Take a request packet and modify it in place to be suitable for
+     * returning as a response to that request.
+     */
+    void makeAtomicResponse()
+    {
+        assert(needsResponse());
+        assert(isRequest());
+        int icmd = (int)cmd;
+        icmd &= ~(IsRequest);
+        icmd |= IsResponse;
+        if (isRead())
+            icmd |= HasData;
+        if (isWrite())
+            icmd &= ~HasData;
+        cmd = (Command)icmd;
+    }
+
+    /**
+     * 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(needsResponse() && result == Nacked);
         dest =  Broadcast;
         result = Unknown;
     }
 
 
-    /** Set the data pointer to the following value that should not be freed. */
+    /**
+     * Set the data pointer to the following value that should not be
+     * freed.
+     */
     template <typename T>
-    void dataStatic(T *p);
+    void
+    dataStatic(T *p)
+    {
+        if(dynamicData)
+            dynamicData = false;
+        data = (PacketDataPtr)p;
+        staticData = true;
+    }
+
+    /**
+     * Set the data pointer to a value that should have delete []
+     * called on it.
+     */
+    template <typename T>
+    void
+    dataDynamicArray(T *p)
+    {
+        assert(!staticData && !dynamicData);
+        data = (PacketDataPtr)p;
+        dynamicData = true;
+        arrayData = true;
+    }
 
-    /** Set the data pointer to a value that should have delete [] called on it.
+    /**
+     * set the data pointer to a value that should have delete called
+     * on it.
      */
     template <typename T>
-    void dataDynamicArray(T *p);
+    void
+    dataDynamic(T *p)
+    {
+        assert(!staticData && !dynamicData);
+        data = (PacketDataPtr)p;
+        dynamicData = true;
+        arrayData = false;
+    }
 
-    /** set the data pointer to a value that should have delete called on it. */
+    /** get a pointer to the data ptr. */
     template <typename T>
-    void dataDynamic(T *p);
+    T*
+    getPtr()
+    {
+        assert(staticData || dynamicData);
+        return (T*)data;
+    }
 
     /** return the value of what is pointed to in the packet. */
     template <typename T>
     T get();
 
-    /** get a pointer to the data ptr. */
-    template <typename T>
-    T* getPtr();
-
     /** set the value in the data pointer to v. */
     template <typename T>
     void set(T v);
 
-    /** delete the data pointed to in the data pointer. Ok to call to matter how
-     * data was allocted. */
+    /**
+     * delete the data pointed to in the data pointer. Ok to call to
+     * matter how data was allocted.
+     */
     void deleteData();
 
     /** If there isn't data in the packet, allocate some. */
     void allocate();
 
     /** Do the packet modify the same addresses. */
-    bool intersect(Packet *p);
+    bool intersect(PacketPtr p);
 };
 
-bool fixPacket(Packet *func, Packet *timing);
+
+/** This function given a functional packet and a timing packet either satisfies
+ * the timing packet, or updates the timing packet to reflect the updated state
+ * in the timing packet. It returns if the functional packet should continue to
+ * traverse the memory hierarchy or not.
+ */
+bool fixPacket(PacketPtr func, PacketPtr timing);
+
+std::ostream & operator<<(std::ostream &o, const Packet &p);
+
 #endif //__MEM_PACKET_HH