mem-cache: Create an address aware TempCacheBlk
[gem5.git] / src / mem / snoop_filter.cc
old mode 100755 (executable)
new mode 100644 (file)
index 9b005cb..3e1dae6
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2013-2015 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2013-2017 ARM Limited
  * All rights reserved
  *
  * The license below extends only to copyright in the software and shall
  * (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: Stephan Diestelhorst <stephan.diestelhorst@arm.com>
+ * Authors: Stephan Diestelhorst
  */
 
 /**
  * @file
- * Definition of a snoop filter.
+ * Implementation of a snoop filter.
  */
 
-#include "base/misc.hh"
+#include "mem/snoop_filter.hh"
+
+#include "base/logging.hh"
 #include "base/trace.hh"
 #include "debug/SnoopFilter.hh"
-#include "mem/snoop_filter.hh"
 #include "sim/system.hh"
 
 void
@@ -62,13 +63,16 @@ SnoopFilter::eraseIfNullEntry(SnoopFilterCache::iterator& sf_it)
 std::pair<SnoopFilter::SnoopList, Cycles>
 SnoopFilter::lookupRequest(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
 {
-    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet src %s addr 0x%x cmd %s\n",
-            __func__, slave_port.name(), cpkt->getAddr(), cpkt->cmdString());
+    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: src %s packet %s\n", __func__,
+            slave_port.name(), cpkt->print());
 
-    // Ultimately we should check if the packet came from an
-    // allocating source, not just if the port is snooping
-    bool allocate = !cpkt->req->isUncacheable() && slave_port.isSnooping();
+    // check if the packet came from a cache
+    bool allocate = !cpkt->req->isUncacheable() && slave_port.isSnooping() &&
+        cpkt->fromCache();
     Addr line_addr = cpkt->getBlockAddr(linesize);
+    if (cpkt->isSecure()) {
+        line_addr |= LineSecure;
+    }
     SnoopMask req_port = portToMask(slave_port);
     reqLookupResult = cachedLocations.find(line_addr);
     bool is_hit = (reqLookupResult != cachedLocations.end());
@@ -108,7 +112,7 @@ SnoopFilter::lookupRequest(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
                              lookupLatency);
 
     if (cpkt->needsResponse()) {
-        if (!cpkt->memInhibitAsserted()) {
+        if (!cpkt->cacheResponding()) {
             // Max one request per address per port
             panic_if(sf_item.requested & req_port, "double request :( " \
                      "SF value %x.%x\n", sf_item.requested, sf_item.holder);
@@ -128,7 +132,7 @@ SnoopFilter::lookupRequest(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
                     __func__,  sf_item.requested, sf_item.holder);
         }
     } else { // if (!cpkt->needsResponse())
-        assert(cpkt->evictingBlock());
+        assert(cpkt->isEviction());
         // make sure that the sender actually had the line
         panic_if(!(sf_item.holder & req_port), "requester %x is not a " \
                  "holder :( SF value %x.%x\n", req_port,
@@ -146,12 +150,16 @@ SnoopFilter::lookupRequest(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
 }
 
 void
-SnoopFilter::finishRequest(bool will_retry, const Packet* cpkt)
+SnoopFilter::finishRequest(bool will_retry, Addr addr, bool is_secure)
 {
     if (reqLookupResult != cachedLocations.end()) {
         // since we rely on the caller, do a basic check to ensure
         // that finishRequest is being called following lookupRequest
-        assert(reqLookupResult->first == cpkt->getBlockAddr(linesize));
+        Addr line_addr = (addr & ~(Addr(linesize - 1)));
+        if (is_secure) {
+            line_addr |= LineSecure;
+        }
+        assert(reqLookupResult->first == line_addr);
         if (will_retry) {
             // Undo any changes made in lookupRequest to the snoop filter
             // entry if the request will come again. retryItem holds
@@ -169,18 +177,14 @@ SnoopFilter::finishRequest(bool will_retry, const Packet* cpkt)
 std::pair<SnoopFilter::SnoopList, Cycles>
 SnoopFilter::lookupSnoop(const Packet* cpkt)
 {
-    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet addr 0x%x cmd %s\n",
-            __func__, cpkt->getAddr(), cpkt->cmdString());
+    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet %s\n", __func__, cpkt->print());
 
     assert(cpkt->isRequest());
 
-    // Broadcast / filter upward snoops
-    const bool filter_upward = true;  // @todo: Make configurable
-
-    if (!filter_upward)
-        return snoopAll(lookupLatency);
-
     Addr line_addr = cpkt->getBlockAddr(linesize);
+    if (cpkt->isSecure()) {
+        line_addr |= LineSecure;
+    }
     auto sf_it = cachedLocations.find(line_addr);
     bool is_hit = (sf_it != cachedLocations.end());
 
@@ -188,15 +192,12 @@ SnoopFilter::lookupSnoop(const Packet* cpkt)
              "snoop filter exceeded capacity of %d cache blocks\n",
              maxEntryCount);
 
-    // If the snoop filter has no entry and its an uncacheable
-    // request, do not create a new snoop filter entry, simply return
-    // a NULL portlist.
-    if (!is_hit && cpkt->req->isUncacheable())
+    // If the snoop filter has no entry, simply return a NULL
+    // portlist, there is no point creating an entry only to remove it
+    // later
+    if (!is_hit)
         return snoopDown(lookupLatency);
 
-    // If no hit in snoop filter create a new element and update iterator
-    if (!is_hit)
-        sf_it = cachedLocations.emplace(line_addr, SnoopItem()).first;
     SnoopItem& sf_item = sf_it->second;
 
     DPRINTF(SnoopFilter, "%s:   old SF value %x.%x\n",
@@ -205,20 +206,22 @@ SnoopFilter::lookupSnoop(const Packet* cpkt)
     SnoopMask interested = (sf_item.holder | sf_item.requested);
 
     totSnoops++;
-    if (is_hit) {
-        // Single bit set -> value is a power of two
-        if (isPow2(interested))
-            hitSingleSnoops++;
-        else
-            hitMultiSnoops++;
-    }
+    // Single bit set -> value is a power of two
+    if (isPow2(interested))
+        hitSingleSnoops++;
+    else
+        hitMultiSnoops++;
+
     // ReadEx and Writes require both invalidation and exlusivity, while reads
     // require neither. Writebacks on the other hand require exclusivity but
     // not the invalidation. Previously Writebacks did not generate upward
-    // snoops so this was never an aissue. Now that Writebacks generate snoops
-    // we need to special case for Writebacks.
-    assert(cpkt->cmd == MemCmd::Writeback || cpkt->req->isUncacheable() ||
-           (cpkt->isInvalidate() == cpkt->needsExclusive()));
+    // snoops so this was never an issue. Now that Writebacks generate snoops
+    // we need a special case for Writebacks. Additionally cache maintenance
+    // operations can generate snoops as they clean and/or invalidate all
+    // caches down to the specified point of reference.
+    assert(cpkt->isWriteback() || cpkt->req->isUncacheable() ||
+           (cpkt->isInvalidate() == cpkt->needsWritable()) ||
+           cpkt->req->isCacheMaintenance());
     if (cpkt->isInvalidate() && !sf_item.requested) {
         // Early clear of the holder, if no other request is currently going on
         // @todo: This should possibly be updated even though we do not filter
@@ -238,20 +241,23 @@ SnoopFilter::updateSnoopResponse(const Packet* cpkt,
                                  const SlavePort& rsp_port,
                                  const SlavePort& req_port)
 {
-    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet rsp %s req %s addr 0x%x cmd %s\n",
-            __func__, rsp_port.name(), req_port.name(), cpkt->getAddr(),
-            cpkt->cmdString());
+    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: rsp %s req %s packet %s\n",
+            __func__, rsp_port.name(), req_port.name(), cpkt->print());
 
     assert(cpkt->isResponse());
-    assert(cpkt->memInhibitAsserted());
+    assert(cpkt->cacheResponding());
 
-    // Ultimately we should check if the packet came from an
-    // allocating source, not just if the port is snooping
-    bool allocate = !cpkt->req->isUncacheable() && req_port.isSnooping();
-    if (!allocate)
+    // if this snoop response is due to an uncacheable request, or is
+    // being turned into a normal response, there is nothing more to
+    // do
+    if (cpkt->req->isUncacheable() || !req_port.isSnooping()) {
         return;
+    }
 
     Addr line_addr = cpkt->getBlockAddr(linesize);
+    if (cpkt->isSecure()) {
+        line_addr |= LineSecure;
+    }
     SnoopMask rsp_mask = portToMask(rsp_port);
     SnoopMask req_mask = portToMask(req_port);
     SnoopItem& sf_item = cachedLocations[line_addr];
@@ -267,20 +273,18 @@ SnoopFilter::updateSnoopResponse(const Packet* cpkt,
     panic_if(!(sf_item.requested & req_mask), "SF value %x.%x missing "\
              "the original request\n",  sf_item.requested, sf_item.holder);
 
-    // Update the residency of the cache line.
-    if (cpkt->needsExclusive() || !cpkt->sharedAsserted()) {
-        DPRINTF(SnoopFilter, "%s:  dropping %x because needs: %i shared: %i "\
-                "SF val: %x.%x\n", __func__,  rsp_mask,
-                cpkt->needsExclusive(), cpkt->sharedAsserted(),
+    // If the snoop response has no sharers the line is passed in
+    // Modified state, and we know that there are no other copies, or
+    // they will all be invalidated imminently
+    if (!cpkt->hasSharers()) {
+        DPRINTF(SnoopFilter,
+                "%s: dropping %x because non-shared snoop "
+                "response SF val: %x.%x\n", __func__,  rsp_mask,
                 sf_item.requested, sf_item.holder);
-
-        sf_item.holder &= ~rsp_mask;
-        // The snoop filter does not see any ACKs from non-responding sharers
-        // that have been invalidated :(  So below assert would be nice, but..
-        //assert(sf_item.holder == 0);
         sf_item.holder = 0;
     }
-    assert(cpkt->cmd != MemCmd::Writeback);
+    assert(!cpkt->isWriteback());
+    // @todo Deal with invalidating responses
     sf_item.holder |=  req_mask;
     sf_item.requested &= ~req_mask;
     assert(sf_item.requested | sf_item.holder);
@@ -292,53 +296,64 @@ void
 SnoopFilter::updateSnoopForward(const Packet* cpkt,
         const SlavePort& rsp_port, const MasterPort& req_port)
 {
-    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet rsp %s req %s addr 0x%x cmd %s\n",
-            __func__, rsp_port.name(), req_port.name(), cpkt->getAddr(),
-            cpkt->cmdString());
+    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: rsp %s req %s packet %s\n",
+            __func__, rsp_port.name(), req_port.name(), cpkt->print());
+
+    assert(cpkt->isResponse());
+    assert(cpkt->cacheResponding());
 
     Addr line_addr = cpkt->getBlockAddr(linesize);
+    if (cpkt->isSecure()) {
+        line_addr |= LineSecure;
+    }
     auto sf_it = cachedLocations.find(line_addr);
-    if (sf_it == cachedLocations.end())
-        sf_it = cachedLocations.emplace(line_addr, SnoopItem()).first;
-    SnoopItem& sf_item = sf_it->second;
-    SnoopMask rsp_mask M5_VAR_USED = portToMask(rsp_port);
+    bool is_hit = sf_it != cachedLocations.end();
 
-    assert(cpkt->isResponse());
-    assert(cpkt->memInhibitAsserted());
+    // Nothing to do if it is not a hit
+    if (!is_hit)
+        return;
+
+    SnoopItem& sf_item = sf_it->second;
 
     DPRINTF(SnoopFilter, "%s:   old SF value %x.%x\n",
             __func__,  sf_item.requested, sf_item.holder);
 
-    // Remote (to this snoop filter) snoops update the filter already when they
-    // arrive from below, because we may not see any response.
-    if (cpkt->needsExclusive()) {
-        // If the request to this snoop response hit an in-flight transaction,
-        // the holder was not reset -> no assertion & do that here, now!
-        //assert(sf_item.holder == 0);
+    // If the snoop response has no sharers the line is passed in
+    // Modified state, and we know that there are no other copies, or
+    // they will all be invalidated imminently
+    if (!cpkt->hasSharers()) {
         sf_item.holder = 0;
     }
     DPRINTF(SnoopFilter, "%s:   new SF value %x.%x\n",
             __func__, sf_item.requested, sf_item.holder);
     eraseIfNullEntry(sf_it);
+
 }
 
 void
 SnoopFilter::updateResponse(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
 {
-    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: packet src %s addr 0x%x cmd %s\n",
-            __func__, slave_port.name(), cpkt->getAddr(), cpkt->cmdString());
+    DPRINTF(SnoopFilter, "%s: src %s packet %s\n",
+            __func__, slave_port.name(), cpkt->print());
 
     assert(cpkt->isResponse());
 
-    // Ultimately we should check if the packet came from an
-    // allocating source, not just if the port is snooping
-    bool allocate = !cpkt->req->isUncacheable() && slave_port.isSnooping();
-    if (!allocate)
+    // we only allocate if the packet actually came from a cache, but
+    // start by checking if the port is snooping
+    if (cpkt->req->isUncacheable() || !slave_port.isSnooping())
         return;
 
+    // next check if we actually allocated an entry
     Addr line_addr = cpkt->getBlockAddr(linesize);
+    if (cpkt->isSecure()) {
+        line_addr |= LineSecure;
+    }
+    auto sf_it = cachedLocations.find(line_addr);
+    if (sf_it == cachedLocations.end())
+        return;
+
     SnoopMask slave_mask = portToMask(slave_port);
-    SnoopItem& sf_item = cachedLocations[line_addr];
+    SnoopItem& sf_item = sf_it->second;
 
     DPRINTF(SnoopFilter, "%s:   old SF value %x.%x\n",
             __func__,  sf_item.requested, sf_item.holder);
@@ -347,13 +362,22 @@ SnoopFilter::updateResponse(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
     panic_if(!(sf_item.requested & slave_mask), "SF value %x.%x missing "\
              "request bit\n", sf_item.requested, sf_item.holder);
 
-    // Update the residency of the cache line. Here we assume that the
-    // line has been zapped in all caches that are not the responder.
-     if (cpkt->needsExclusive() || !cpkt->sharedAsserted())
-        sf_item.holder = 0;
-    sf_item.holder |=  slave_mask;
     sf_item.requested &= ~slave_mask;
-    assert(sf_item.holder | sf_item.requested);
+    // Update the residency of the cache line.
+
+    if (cpkt->req->isCacheMaintenance()) {
+        // A cache clean response does not carry any data so it
+        // shouldn't change the holders, unless it is invalidating.
+        if (cpkt->isInvalidate()) {
+            sf_item.holder &= ~slave_mask;
+        }
+        eraseIfNullEntry(sf_it);
+    } else {
+        // Any other response implies that a cache above will have the
+        // block.
+        sf_item.holder |= slave_mask;
+        assert(sf_item.holder | sf_item.requested);
+    }
     DPRINTF(SnoopFilter, "%s:   new SF value %x.%x\n",
             __func__, sf_item.requested, sf_item.holder);
 }
@@ -361,6 +385,8 @@ SnoopFilter::updateResponse(const Packet* cpkt, const SlavePort& slave_port)
 void
 SnoopFilter::regStats()
 {
+    SimObject::regStats();
+
     totRequests
         .name(name() + ".tot_requests")
         .desc("Total number of requests made to the snoop filter.");