mem-cache: Create an address aware TempCacheBlk
[gem5.git] / src / mem / port.hh
index 61c92d8e4388654e9d513474602deec2c803e58f..39f6dead894a3f1f8331ebe9624d8c06795f4b99 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2011-2012 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2011-2012,2015,2017 ARM Limited
  * All rights reserved
  *
  * The license below extends only to copyright in the software and shall
 #ifndef __MEM_PORT_HH__
 #define __MEM_PORT_HH__
 
-#include <list>
-
-#include "base/range.hh"
+#include "base/addr_range.hh"
 #include "mem/packet.hh"
 
-/**
- * This typedef is used to clean up getAddrRanges(). It's declared
- * outside the Port object since it's also used by some mem objects.
- * Eventually we should move this typedef to wherever Addr is
- * defined.
- */
-
-typedef std::list<Range<Addr> > AddrRangeList;
-typedef std::list<Range<Addr> >::iterator AddrRangeIter;
-
 class MemObject;
 
 /**
  * Ports are used to interface memory objects to each other. A port is
  * either a master or a slave and the connected peer is always of the
- * opposite role.
- *
- * Each port has a name and an owner, and enables three basic types of
- * accesses to the peer port: sendFunctional, sendAtomic and
- * sendTiming.
+ * opposite role. Each port has a name, an owner, and an identifier.
  */
 class Port
 {
@@ -86,8 +70,11 @@ class Port
 
   protected:
 
-    /** A pointer to the peer port.  */
-    Port* peer;
+    /**
+     * A numeric identifier to distinguish ports in a vector, and set
+     * to InvalidPortID in case this port is not part of a vector.
+     */
+    const PortID id;
 
     /** A reference to the MemObject that owns this port. */
     MemObject& owner;
@@ -97,8 +84,9 @@ class Port
      *
      * @param _name Port name including the owners name
      * @param _owner The MemObject that is the structural owner of this port
+     * @param _id A port identifier for vector ports
      */
-    Port(const std::string& _name, MemObject& _owner);
+    Port(const std::string& _name, MemObject& _owner, PortID _id);
 
     /**
      * Virtual destructor due to inheritance.
@@ -110,65 +98,59 @@ class Port
     /** Return port name (for DPRINTF). */
     const std::string name() const { return portName; }
 
-  protected:
+    /** Get the port id. */
+    PortID getId() const { return id; }
 
-    /** These functions are protected because they should only be
-     * called by a peer port, never directly by any outside object. */
+};
 
-    /**
-     * Receive a timing request or response packet from the peer port.
-     */
-    virtual bool recvTiming(PacketPtr pkt) = 0;
+/** Forward declaration */
+class BaseSlavePort;
 
-    /**
-     * Receive a timing snoop request or snoop response packet from
-     * the peer port.
-     */
-    virtual bool recvTimingSnoop(PacketPtr pkt)
-    {
-        panic("%s was not expecting a timing snoop\n", name());
-        return false;
-    }
+/**
+ * A BaseMasterPort is a protocol-agnostic master port, responsible
+ * only for the structural connection to a slave port. The final
+ * master port that inherits from the base class must override the
+ * bind member function for the specific slave port class.
+ */
+class BaseMasterPort : public Port
+{
 
-    /**
-     * Called by a peer port if sendTiming or sendTimingSnoop was
-     * unsuccesful, and had to wait.
-     */
-    virtual void recvRetry() = 0;
+  protected:
+
+    BaseSlavePort* _baseSlavePort;
+
+    BaseMasterPort(const std::string& name, MemObject* owner,
+                   PortID id = InvalidPortID);
+    virtual ~BaseMasterPort();
 
   public:
 
-    /**
-     * Attempt to send a timing request or response packet to the peer
-     * port by calling its receive function. If the send does not
-     * succeed, as indicated by the return value, then the sender must
-     * wait for a recvRetry at which point it can re-issue a
-     * sendTiming.
-     *
-     * @param pkt Packet to send.
-     *
-     * @return If the send was succesful or not.
-    */
-    bool sendTiming(PacketPtr pkt) { return peer->recvTiming(pkt); }
+    virtual void bind(BaseSlavePort& slave_port) = 0;
+    virtual void unbind() = 0;
+    BaseSlavePort& getSlavePort() const;
+    bool isConnected() const;
 
-    /**
-     * Attempt to send a timing snoop request or snoop response packet
-     * to the peer port by calling its receive function. If the send
-     * does not succeed, as indicated by the return value, then the
-     * sender must wait for a recvRetry at which point it can re-issue
-     * a sendTimingSnoop.
-     *
-     * @param pkt Packet to send.
-     *
-     * @return If the send was succesful or not.
-    */
-    bool sendTimingSnoop(PacketPtr pkt) { return peer->recvTimingSnoop(pkt); }
+};
 
-    /**
-     * Send a retry to a peer port that previously attempted a
-     * sendTiming or sendTimingSnoop which was unsuccessful.
-     */
-    void sendRetry() { return peer->recvRetry(); }
+/**
+ * A BaseSlavePort is a protocol-agnostic slave port, responsible
+ * only for the structural connection to a master port.
+ */
+class BaseSlavePort : public Port
+{
+
+  protected:
+
+    BaseMasterPort* _baseMasterPort;
+
+    BaseSlavePort(const std::string& name, MemObject* owner,
+                  PortID id = InvalidPortID);
+    virtual ~BaseSlavePort();
+
+  public:
+
+    BaseMasterPort& getMasterPort() const;
+    bool isConnected() const;
 
 };
 
@@ -176,26 +158,37 @@ class Port
 class SlavePort;
 
 /**
- * A MasterPort is a specialisation of a port. In addition to the
- * basic functionality of sending packets to its slave peer, it also
- * has functions specific to a master, e.g. to receive range changes
- * or determine if the port is snooping or not.
+ * A MasterPort is a specialisation of a BaseMasterPort, which
+ * implements the default protocol for the three different level of
+ * transport functions. In addition to the basic functionality of
+ * sending packets, it also has functions to receive range changes or
+ * determine if the port is snooping or not.
  */
-class MasterPort : public Port
+class MasterPort : public BaseMasterPort
 {
 
+    friend class SlavePort;
+
   private:
 
     SlavePort* _slavePort;
 
   public:
 
-    MasterPort(const std::string& name, MemObject* owner);
+    MasterPort(const std::string& name, MemObject* owner,
+               PortID id = InvalidPortID);
     virtual ~MasterPort();
 
-    void bind(SlavePort& slave_port);
-    SlavePort& getSlavePort() const;
-    bool isConnected() const;
+    /**
+     * Bind this master port to a slave port. This also does the
+     * mirror action and binds the slave port to the master port.
+     */
+    void bind(BaseSlavePort& slave_port);
+
+    /**
+     * Unbind this master port and the associated slave port.
+     */
+    void unbind();
 
     /**
      * Send an atomic request packet, where the data is moved and the
@@ -218,30 +211,49 @@ class MasterPort : public Port
     void sendFunctional(PacketPtr pkt);
 
     /**
-     * Receive an atomic snoop request packet from the slave port.
+     * Attempt to send a timing request to the slave port by calling
+     * its corresponding receive function. If the send does not
+     * succeed, as indicated by the return value, then the sender must
+     * wait for a recvReqRetry at which point it can re-issue a
+     * sendTimingReq.
+     *
+     * @param pkt Packet to send.
+     *
+     * @return If the send was succesful or not.
+    */
+    bool sendTimingReq(PacketPtr pkt);
+
+    /**
+     * Check if the slave can handle a timing request.
+     *
+     * If the send cannot be handled at the moment, as indicated by
+     * the return value, then the sender will receive a recvReqRetry
+     * at which point it can re-issue a sendTimingReq.
+     *
+     * @param pkt Packet to send.
+     *
+     * @return If the send was succesful or not.
      */
-    virtual Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt)
-    {
-        panic("%s was not expecting an atomic snoop\n", name());
-        return 0;
-    }
+    bool tryTiming(PacketPtr pkt) const;
 
     /**
-     * Receive a functional snoop request packet from the slave port.
+     * Attempt to send a timing snoop response packet to the slave
+     * port by calling its corresponding receive function. If the send
+     * does not succeed, as indicated by the return value, then the
+     * sender must wait for a recvRetrySnoop at which point it can
+     * re-issue a sendTimingSnoopResp.
+     *
+     * @param pkt Packet to send.
      */
-    virtual void recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt)
-    {
-        panic("%s was not expecting a functional snoop\n", name());
-    }
+    bool sendTimingSnoopResp(PacketPtr pkt);
 
     /**
-     * Called to receive an address range change from the peer slave
-     * port. the default implementation ignored the change and does
-     * nothing. Override this function in a derived class if the owner
-     * needs to be aware of he laesddress ranges, e.g. in an
-     * interconnect component like a bus.
+     * Send a retry to the slave port that previously attempted a
+     * sendTimingResp to this master port and failed. Note that this
+     * is virtual so that the "fake" snoop response port in the
+     * coherent crossbar can override the behaviour.
      */
-    virtual void recvRangeChange() { }
+    virtual void sendRetryResp();
 
     /**
      * Determine if this master port is snooping or not. The default
@@ -255,20 +267,72 @@ class MasterPort : public Port
     virtual bool isSnooping() const { return false; }
 
     /**
-     * Called by a peer port in order to determine the block size of
-     * the owner of this port.
+     * Get the address ranges of the connected slave port.
      */
-    virtual unsigned deviceBlockSize() const { return 0; }
-
-    /** Called by the associated device if it wishes to find out the blocksize
-        of the device on attached to the peer port.
-    */
-    unsigned peerBlockSize() const;
+    AddrRangeList getAddrRanges() const;
 
     /** Inject a PrintReq for the given address to print the state of
      * that address throughout the memory system.  For debugging.
      */
     void printAddr(Addr a);
+
+  protected:
+
+    /**
+     * Receive an atomic snoop request packet from the slave port.
+     */
+    virtual Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt)
+    {
+        panic("%s was not expecting an atomic snoop request\n", name());
+        return 0;
+    }
+
+    /**
+     * Receive a functional snoop request packet from the slave port.
+     */
+    virtual void recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt)
+    {
+        panic("%s was not expecting a functional snoop request\n", name());
+    }
+
+    /**
+     * Receive a timing response from the slave port.
+     */
+    virtual bool recvTimingResp(PacketPtr pkt) = 0;
+
+    /**
+     * Receive a timing snoop request from the slave port.
+     */
+    virtual void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt)
+    {
+        panic("%s was not expecting a timing snoop request\n", name());
+    }
+
+    /**
+     * Called by the slave port if sendTimingReq was called on this
+     * master port (causing recvTimingReq to be called on the slave
+     * port) and was unsuccesful.
+     */
+    virtual void recvReqRetry() = 0;
+
+    /**
+     * Called by the slave port if sendTimingSnoopResp was called on this
+     * master port (causing recvTimingSnoopResp to be called on the slave
+     * port) and was unsuccesful.
+     */
+    virtual void recvRetrySnoopResp()
+    {
+        panic("%s was not expecting a snoop retry\n", name());
+    }
+
+    /**
+     * Called to receive an address range change from the peer slave
+     * port. The default implementation ignores the change and does
+     * nothing. Override this function in a derived class if the owner
+     * needs to be aware of the address ranges, e.g. in an
+     * interconnect component like a bus.
+     */
+    virtual void recvRangeChange() { }
 };
 
 /**
@@ -277,22 +341,21 @@ class MasterPort : public Port
  * has functions specific to a slave, e.g. to send range changes
  * and get the address ranges that the port responds to.
  */
-class SlavePort : public Port
+class SlavePort : public BaseSlavePort
 {
 
+    friend class MasterPort;
+
   private:
 
     MasterPort* _masterPort;
 
   public:
 
-    SlavePort(const std::string& name, MemObject* owner);
+    SlavePort(const std::string& name, MemObject* owner,
+              PortID id = InvalidPortID);
     virtual ~SlavePort();
 
-    void bind(MasterPort& master_port);
-    MasterPort& getMasterPort() const;
-    bool isConnected() const;
-
     /**
      * Send an atomic snoop request packet, where the data is moved
      * and the state is updated in zero time, without interleaving
@@ -314,30 +377,54 @@ class SlavePort : public Port
     void sendFunctionalSnoop(PacketPtr pkt);
 
     /**
-     * Receive an atomic request packet from the master port.
+     * Attempt to send a timing response to the master port by calling
+     * its corresponding receive function. If the send does not
+     * succeed, as indicated by the return value, then the sender must
+     * wait for a recvRespRetry at which point it can re-issue a
+     * sendTimingResp.
+     *
+     * @param pkt Packet to send.
+     *
+     * @return If the send was succesful or not.
+    */
+    bool sendTimingResp(PacketPtr pkt);
+
+    /**
+     * Attempt to send a timing snoop request packet to the master port
+     * by calling its corresponding receive function. Snoop requests
+     * always succeed and hence no return value is needed.
+     *
+     * @param pkt Packet to send.
      */
-    virtual Tick recvAtomic(PacketPtr pkt) = 0;
+    void sendTimingSnoopReq(PacketPtr pkt);
 
     /**
-     * Receive a functional request packet from the master port.
+     * Send a retry to the master port that previously attempted a
+     * sendTimingReq to this slave port and failed.
      */
-    virtual void recvFunctional(PacketPtr pkt) = 0;
+    void sendRetryReq();
 
     /**
-     * Called by a peer port in order to determine the block size of
-     * the owner of this port.
+     * Send a retry to the master port that previously attempted a
+     * sendTimingSnoopResp to this slave port and failed.
      */
-    virtual unsigned deviceBlockSize() const { return 0; }
+    void sendRetrySnoopResp();
 
-    /** Called by the associated device if it wishes to find out the blocksize
-        of the device on attached to the peer port.
-    */
-    unsigned peerBlockSize() const;
+    /**
+     * Find out if the peer master port is snooping or not.
+     *
+     * @return true if the peer master port is snooping
+     */
+    bool isSnooping() const { return _masterPort->isSnooping(); }
 
     /**
      * Called by the owner to send a range change
      */
-    void sendRangeChange() const { _masterPort->recvRangeChange(); }
+    void sendRangeChange() const {
+        if (!_masterPort)
+            fatal("%s cannot sendRangeChange() without master port", name());
+        _masterPort->recvRangeChange();
+    }
 
     /**
      * Get a list of the non-overlapping address ranges the owner is
@@ -346,7 +433,59 @@ class SlavePort : public Port
      *
      * @return a list of ranges responded to
      */
-    virtual AddrRangeList getAddrRanges() = 0;
+    virtual AddrRangeList getAddrRanges() const = 0;
+
+  protected:
+
+    /**
+     * Called by the master port to unbind. Should never be called
+     * directly.
+     */
+    void unbind();
+
+    /**
+     * Called by the master port to bind. Should never be called
+     * directly.
+     */
+    void bind(MasterPort& master_port);
+
+    /**
+     * Receive an atomic request packet from the master port.
+     */
+    virtual Tick recvAtomic(PacketPtr pkt) = 0;
+
+    /**
+     * Receive a functional request packet from the master port.
+     */
+    virtual void recvFunctional(PacketPtr pkt) = 0;
+
+    /**
+     * Receive a timing request from the master port.
+     */
+    virtual bool recvTimingReq(PacketPtr pkt) = 0;
+
+    /**
+     * Availability request from the master port.
+     */
+    virtual bool tryTiming(PacketPtr pkt) {
+        panic("%s was not expecting a %s\n", name(), __func__);
+    }
+
+    /**
+     * Receive a timing snoop response from the master port.
+     */
+    virtual bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt)
+    {
+        panic("%s was not expecting a timing snoop response\n", name());
+    }
+
+    /**
+     * Called by the master port if sendTimingResp was called on this
+     * slave port (causing recvTimingResp to be called on the master
+     * port) and was unsuccesful.
+     */
+    virtual void recvRespRetry() = 0;
+
 };
 
 #endif //__MEM_PORT_HH__