mem-cache: Create an address aware TempCacheBlk
[gem5.git] / src / mem / physical.hh
index fb9969a348a267e994b81769a4c1d9b0cc2a94b5..cc733b2d67d14bb6d34bbfcf10de98d3a2c442c6 100644 (file)
  * Authors: Andreas Hansson
  */
 
-#ifndef __PHYSICAL_MEMORY_HH__
-#define __PHYSICAL_MEMORY_HH__
+#ifndef __MEM_PHYSICAL_HH__
+#define __MEM_PHYSICAL_HH__
 
 #include "base/addr_range_map.hh"
-#include "mem/abstract_mem.hh"
 #include "mem/packet.hh"
 
+/**
+ * Forward declaration to avoid header dependencies.
+ */
+class AbstractMemory;
+
+/**
+ * A single entry for the backing store.
+ */
+class BackingStoreEntry
+{
+  public:
+
+    /**
+     * 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;
+};
+
 /**
  * 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
+class PhysicalMemory : public Serializable
 {
 
   private:
 
+    // Name for debugging
+    std::string _name;
+
     // Global address map
     AddrRangeMap<AbstractMemory*> addrMap;
 
-    // a mutable cache for the last range that matched an address
-    mutable AddrRange rangeCache;
+    // a mutable cache for the last address map iterator that matched
+    // an address
+    mutable AddrRangeMap<AbstractMemory*>::const_iterator rangeCache;
 
     // All address-mapped memories
     std::vector<AbstractMemory*> memories;
@@ -66,23 +130,52 @@ class PhysicalMemory
     // The total memory size
     uint64_t size;
 
+    // Let the user choose if we reserve swap space when calling mmap
+    const bool mmapUsingNoReserve;
+
+    // The physical memory used to provide the memory in the simulated
+    // system
+    std::vector<BackingStoreEntry> backingStore;
+
     // Prevent copying
     PhysicalMemory(const PhysicalMemory&);
 
     // Prevent assignment
     PhysicalMemory& operator=(const 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:
 
     /**
      * Create a physical memory object, wrapping a number of memories.
      */
-    PhysicalMemory(const std::vector<AbstractMemory*>& _memories);
+    PhysicalMemory(const std::string& _name,
+                   const std::vector<AbstractMemory*>& _memories,
+                   bool mmap_using_noreserve);
 
     /**
-     * Nothing to destruct.
+     * Unmap all the backing store we have used.
      */
-    ~PhysicalMemory() { }
+    ~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
@@ -95,7 +188,9 @@ class PhysicalMemory
 
     /**
      * Get the memory ranges for all memories that are to be reported
-     * to the configuration table.
+     * 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
      */
@@ -108,14 +203,72 @@ class PhysicalMemory
      */
     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__