mem-cache: Create an address aware TempCacheBlk
[gem5.git] / src / mem / physical.hh
index 045e6161272013925d84ec780c702a5e4cb6f606..cc733b2d67d14bb6d34bbfcf10de98d3a2c442c6 100644 (file)
@@ -1,6 +1,15 @@
 /*
- * Copyright (c) 2001-2005 The Regents of The University of Michigan
- * All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012 ARM Limited
+ * 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.
  *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * modification, are permitted provided that the following conditions are
  * (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
- */
-
-/* @file
+ * Authors: Andreas Hansson
  */
 
-#ifndef __PHYSICAL_MEMORY_HH__
-#define __PHYSICAL_MEMORY_HH__
+#ifndef __MEM_PHYSICAL_HH__
+#define __MEM_PHYSICAL_HH__
 
-#include "base/range.hh"
-#include "mem/mem_object.hh"
+#include "base/addr_range_map.hh"
 #include "mem/packet.hh"
-#include "mem/tport.hh"
-#include "sim/eventq.hh"
-#include <map>
-#include <string>
-
-//
-// Functional model for a contiguous block of physical memory. (i.e. RAM)
-//
-class PhysicalMemory : public MemObject
-{
-    class MemoryPort : public SimpleTimingPort
-    {
-        PhysicalMemory *memory;
 
-      public:
+/**
+ * Forward declaration to avoid header dependencies.
+ */
+class AbstractMemory;
 
-        MemoryPort(const std::string &_name, PhysicalMemory *_memory);
+/**
+ * A single entry for the backing store.
+ */
+class BackingStoreEntry
+{
+  public:
 
-      protected:
+    /**
+     * Create a backing store entry. Don't worry about managing the memory
+     * pointers, because PhysicalMemory is responsible for that.
+     */
+    BackingStoreEntry(AddrRange range, uint8_t* pmem,
+                      bool conf_table_reported, bool in_addr_map, bool kvm_map)
+        : range(range), pmem(pmem), confTableReported(conf_table_reported),
+          inAddrMap(in_addr_map), kvmMap(kvm_map)
+        {}
+
+    /**
+     * The address range covered in the guest.
+     */
+     AddrRange range;
+
+    /**
+     * Pointer to the host memory this range maps to. This memory is the same
+     * size as the range field.
+     */
+     uint8_t* pmem;
+
+     /**
+      * Whether this memory should be reported to the configuration table
+      */
+     bool confTableReported;
+
+     /**
+      * Whether this memory should appear in the global address map
+      */
+     bool inAddrMap;
+
+     /**
+      * Whether KVM should map this memory into the guest address space during
+      * acceleration.
+      */
+     bool kvmMap;
+};
 
-        virtual Tick recvAtomic(PacketPtr pkt);
+/**
+ * The physical memory encapsulates all memories in the system and
+ * provides basic functionality for accessing those memories without
+ * going through the memory system and interconnect.
+ *
+ * The physical memory is also responsible for providing the host
+ * system backingstore used by the memories in the simulated guest
+ * system. When the system is created, the physical memory allocates
+ * the backing store based on the address ranges that are populated in
+ * the system, and does so independent of how those map to actual
+ * memory controllers. Thus, the physical memory completely abstracts
+ * the mapping of the backing store of the host system and the address
+ * mapping in the guest system. This enables us to arbitrarily change
+ * the number of memory controllers, and their address mapping, as
+ * long as the ranges stay the same.
+ */
+class PhysicalMemory : public Serializable
+{
 
-        virtual void recvFunctional(PacketPtr pkt);
+  private:
 
-        virtual void recvStatusChange(Status status);
+    // Name for debugging
+    std::string _name;
 
-        virtual void getDeviceAddressRanges(AddrRangeList &resp,
-                                            AddrRangeList &snoop);
+    // Global address map
+    AddrRangeMap<AbstractMemory*> addrMap;
 
-        virtual int deviceBlockSize();
-    };
+    // a mutable cache for the last address map iterator that matched
+    // an address
+    mutable AddrRangeMap<AbstractMemory*>::const_iterator rangeCache;
 
-    int numPorts;
+    // All address-mapped memories
+    std::vector<AbstractMemory*> memories;
 
+    // The total memory size
+    uint64_t size;
 
-  private:
-    // prevent copying of a MainMemory object
-    PhysicalMemory(const PhysicalMemory &specmem);
-    const PhysicalMemory &operator=(const PhysicalMemory &specmem);
-
-  protected:
-
-    class LockedAddr {
-      public:
-        // on alpha, minimum LL/SC granularity is 16 bytes, so lower
-        // bits need to masked off.
-        static const Addr Addr_Mask = 0xf;
-
-        static Addr mask(Addr paddr) { return (paddr & ~Addr_Mask); }
-
-        Addr addr;     // locked address
-        int cpuNum;    // locking CPU
-        int threadNum; // locking thread ID within CPU
-
-        // check for matching execution context
-        bool matchesContext(Request *req)
-        {
-            return (cpuNum == req->getCpuNum() &&
-                    threadNum == req->getThreadNum());
-        }
-
-        LockedAddr(Request *req)
-            : addr(mask(req->getPaddr())),
-              cpuNum(req->getCpuNum()),
-              threadNum(req->getThreadNum())
-        {
-        }
-    };
-
-    std::list<LockedAddr> lockedAddrList;
-
-    // helper function for checkLockedAddrs(): we really want to
-    // inline a quick check for an empty locked addr list (hopefully
-    // the common case), and do the full list search (if necessary) in
-    // this out-of-line function
-    bool checkLockedAddrList(Request *req);
-
-    // Record the address of a load-locked operation so that we can
-    // clear the execution context's lock flag if a matching store is
-    // performed
-    void trackLoadLocked(Request *req);
-
-    // Compare a store address with any locked addresses so we can
-    // clear the lock flag appropriately.  Return value set to 'false'
-    // if store operation should be suppressed (because it was a
-    // conditional store and the address was no longer locked by the
-    // requesting execution context), 'true' otherwise.  Note that
-    // this method must be called on *all* stores since even
-    // non-conditional stores must clear any matching lock addresses.
-    bool writeOK(Request *req) {
-        if (lockedAddrList.empty()) {
-            // no locked addrs: nothing to check, store_conditional fails
-            bool isLocked = req->isLocked();
-            if (isLocked) {
-                req->setScResult(0);
-            }
-            return !isLocked; // only do write if not an sc
-        } else {
-            // iterate over list...
-            return checkLockedAddrList(req);
-        }
-    }
-
-    uint8_t *pmemAddr;
-    MemoryPort *port;
-    int pagePtr;
-    Tick lat;
+    // Let the user choose if we reserve swap space when calling mmap
+    const bool mmapUsingNoReserve;
 
-  public:
-    Addr new_page();
-    uint64_t size() { return params()->addrRange.size(); }
+    // The physical memory used to provide the memory in the simulated
+    // system
+    std::vector<BackingStoreEntry> backingStore;
 
-    struct Params
-    {
-        std::string name;
-        Range<Addr> addrRange;
-        Tick latency;
-    };
+    // Prevent copying
+    PhysicalMemory(const PhysicalMemory&);
 
-  protected:
-    Params *_params;
+    // Prevent assignment
+    PhysicalMemory& operator=(const PhysicalMemory&);
 
-  public:
-    const Params *params() const { return _params; }
-    PhysicalMemory(Params *p);
-    virtual ~PhysicalMemory();
+    /**
+     * Create the memory region providing the backing store for a
+     * given address range that corresponds to a set of memories in
+     * the simulated system.
+     *
+     * @param range The address range covered
+     * @param memories The memories this range maps to
+     * @param kvm_map Should KVM map this memory for the guest
+     */
+    void createBackingStore(AddrRange range,
+                            const std::vector<AbstractMemory*>& _memories,
+                            bool conf_table_reported,
+                            bool in_addr_map, bool kvm_map);
 
   public:
-    int deviceBlockSize();
-    void getAddressRanges(AddrRangeList &resp, AddrRangeList &snoop);
-    virtual Port *getPort(const std::string &if_name, int idx = -1);
-    void virtual init();
-    unsigned int drain(Event *de);
 
-  protected:
-    void doFunctionalAccess(PacketPtr pkt);
-    virtual Tick calculateLatency(PacketPtr pkt);
-    void recvStatusChange(Port::Status status);
-
-  public:
-    virtual void serialize(std::ostream &os);
-    virtual void unserialize(Checkpoint *cp, const std::string &section);
+    /**
+     * Create a physical memory object, wrapping a number of memories.
+     */
+    PhysicalMemory(const std::string& _name,
+                   const std::vector<AbstractMemory*>& _memories,
+                   bool mmap_using_noreserve);
+
+    /**
+     * Unmap all the backing store we have used.
+     */
+    ~PhysicalMemory();
+
+    /**
+     * Return the name for debugging and for creation of sections for
+     * checkpointing.
+     */
+    const std::string name() const { return _name; }
+
+    /**
+     * Check if a physical address is within a range of a memory that
+     * is part of the global address map.
+     *
+     * @param addr A physical address
+     * @return Whether the address corresponds to a memory
+     */
+    bool isMemAddr(Addr addr) const;
+
+    /**
+     * Get the memory ranges for all memories that are to be reported
+     * to the configuration table. The ranges are merged before they
+     * are returned such that any interleaved ranges appear as a
+     * single range.
+     *
+     * @return All configuration table memory ranges
+     */
+    AddrRangeList getConfAddrRanges() const;
+
+    /**
+     * Get the total physical memory size.
+     *
+     * @return The sum of all memory sizes
+     */
+    uint64_t totalSize() const { return size; }
+
+     /**
+     * Get the pointers to the backing store for external host
+     * access. Note that memory in the guest should be accessed using
+     * access() or functionalAccess(). This interface is primarily
+     * intended for CPU models using hardware virtualization. Note
+     * that memories that are null are not present, and that the
+     * backing store may also contain memories that are not part of
+     * the OS-visible global address map and thus are allowed to
+     * overlap.
+     *
+     * @return Pointers to the memory backing store
+     */
+    std::vector<BackingStoreEntry> getBackingStore() const
+    { return backingStore; }
+
+    /**
+     * Perform an untimed memory access and update all the state
+     * (e.g. locked addresses) and statistics accordingly. The packet
+     * is turned into a response if required.
+     *
+     * @param pkt Packet performing the access
+     */
+    void access(PacketPtr pkt);
+
+    /**
+     * Perform an untimed memory read or write without changing
+     * anything but the memory itself. No stats are affected by this
+     * access. In addition to normal accesses this also facilitates
+     * print requests.
+     *
+     * @param pkt Packet performing the access
+     */
+    void functionalAccess(PacketPtr pkt);
+
+    /**
+     * Serialize all the memories in the system. This is independent
+     * of the logical memory layout, and the serialization only sees
+     * the contigous backing store, independent of how this maps to
+     * logical memories in the guest system.
+     *
+     * @param os stream to serialize to
+     */
+    void serialize(CheckpointOut &cp) const override;
+
+    /**
+     * Serialize a specific store.
+     *
+     * @param store_id Unique identifier of this backing store
+     * @param range The address range of this backing store
+     * @param pmem The host pointer to this backing store
+     */
+    void serializeStore(CheckpointOut &cp, unsigned int store_id,
+                        AddrRange range, uint8_t* pmem) const;
+
+    /**
+     * Unserialize the memories in the system. As with the
+     * serialization, this action is independent of how the address
+     * ranges are mapped to logical memories in the guest system.
+     */
+    void unserialize(CheckpointIn &cp) override;
+
+    /**
+     * Unserialize a specific backing store, identified by a section.
+     */
+    void unserializeStore(CheckpointIn &cp);
 
 };
 
-#endif //__PHYSICAL_MEMORY_HH__
+#endif //__MEM_PHYSICAL_HH__