systemc: Implement most of sc_object.
[gem5.git] / src / sim / system.cc
index eb66f7825a1c281071390e729ee3b440c96f7e86..74bc94ee848b78f49bd10c54b722c60c1779bd9c 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2011-2012 ARM Limited
+ * Copyright (c) 2011-2014,2017-2018 ARM Limited
  * All rights reserved
  *
  * The license below extends only to copyright in the software and shall
  *          Rick Strong
  */
 
-#include "arch/isa_traits.hh"
+#include "sim/system.hh"
+
+#include <algorithm>
+
 #include "arch/remote_gdb.hh"
 #include "arch/utility.hh"
-#include "arch/vtophys.hh"
 #include "base/loader/object_file.hh"
 #include "base/loader/symtab.hh"
+#include "base/str.hh"
 #include "base/trace.hh"
-#include "config/the_isa.hh"
+#include "config/use_kvm.hh"
+#if USE_KVM
+#include "cpu/kvm/base.hh"
+#include "cpu/kvm/vm.hh"
+#endif
+#include "cpu/base.hh"
 #include "cpu/thread_context.hh"
 #include "debug/Loader.hh"
 #include "debug/WorkItems.hh"
-#include "kern/kernel_stats.hh"
-#include "mem/fs_translating_port_proxy.hh"
-#include "mem/mem_object.hh"
+#include "mem/abstract_mem.hh"
 #include "mem/physical.hh"
 #include "params/System.hh"
 #include "sim/byteswap.hh"
 #include "sim/debug.hh"
 #include "sim/full_system.hh"
-#include "sim/system.hh"
+
+/**
+ * To avoid linking errors with LTO, only include the header if we
+ * actually have a definition.
+ */
+#if THE_ISA != NULL_ISA
+#include "kern/kernel_stats.hh"
+
+#endif
 
 using namespace std;
 using namespace TheISA;
@@ -75,15 +89,26 @@ int System::numSystemsRunning = 0;
 
 System::System(Params *p)
     : MemObject(p), _systemPort("system_port", this),
-      physmem(p->physmem),
-      _numContexts(0),
+      multiThread(p->multi_thread),
+      pagePtr(0),
       init_param(p->init_param),
+      physProxy(_systemPort, p->cache_line_size),
+      kernelSymtab(nullptr),
+      kernel(nullptr),
       loadAddrMask(p->load_addr_mask),
-      nextPID(0),
+      loadAddrOffset(p->load_offset),
+#if USE_KVM
+      kvmVM(p->kvm_vm),
+#else
+      kvmVM(nullptr),
+#endif
+      physmem(name() + ".physmem", p->memories, p->mmap_using_noreserve),
       memoryMode(p->mem_mode),
+      _cacheLineSize(p->cache_line_size),
       workItemsBegin(0),
       workItemsEnd(0),
       numWorkIds(p->num_work_ids),
+      thermalModel(p->thermal_model),
       _params(p),
       totalNumInsts(0),
       instEventQueue("system instruction-based event queue")
@@ -91,27 +116,89 @@ System::System(Params *p)
     // add self to global system list
     systemList.push_back(this);
 
-    /** Keep track of all memories we can execute code out of
-     * in our system
-     */
-    for (int x = 0; x < p->memories.size(); x++) {
-        if (!p->memories[x])
-            continue;
-        memRanges.push_back(RangeSize(p->memories[x]->start(),
-                                      p->memories[x]->size()));
+#if USE_KVM
+    if (kvmVM) {
+        kvmVM->setSystem(this);
     }
+#endif
 
     if (FullSystem) {
         kernelSymtab = new SymbolTable;
         if (!debugSymbolTable)
             debugSymbolTable = new SymbolTable;
+    }
 
-        /**
-         * Get a port proxy to memory
-         */
-        physProxy = new PortProxy(*getSystemPort());
-        virtProxy = new FSTranslatingPortProxy(*getSystemPort());
+    // check if the cache line size is a value known to work
+    if (!(_cacheLineSize == 16 || _cacheLineSize == 32 ||
+          _cacheLineSize == 64 || _cacheLineSize == 128))
+        warn_once("Cache line size is neither 16, 32, 64 nor 128 bytes.\n");
+
+    // Get the generic system master IDs
+    MasterID tmp_id M5_VAR_USED;
+    tmp_id = getMasterId(this, "writebacks");
+    assert(tmp_id == Request::wbMasterId);
+    tmp_id = getMasterId(this, "functional");
+    assert(tmp_id == Request::funcMasterId);
+    tmp_id = getMasterId(this, "interrupt");
+    assert(tmp_id == Request::intMasterId);
+
+    if (FullSystem) {
+        if (params()->kernel == "") {
+            inform("No kernel set for full system simulation. "
+                   "Assuming you know what you're doing\n");
+        } else {
+            // Get the kernel code
+            kernel = createObjectFile(params()->kernel);
+            inform("kernel located at: %s", params()->kernel);
+
+            if (kernel == NULL)
+                fatal("Could not load kernel file %s", params()->kernel);
+
+            // setup entry points
+            kernelStart = kernel->textBase();
+            kernelEnd = kernel->bssBase() + kernel->bssSize();
+            kernelEntry = kernel->entryPoint();
+
+            // If load_addr_mask is set to 0x0, then auto-calculate
+            // the smallest mask to cover all kernel addresses so gem5
+            // can relocate the kernel to a new offset.
+            if (loadAddrMask == 0) {
+                Addr shift_amt = findMsbSet(kernelEnd - kernelStart) + 1;
+                loadAddrMask = ((Addr)1 << shift_amt) - 1;
+            }
+
+            // load symbols
+            if (!kernel->loadGlobalSymbols(kernelSymtab))
+                fatal("could not load kernel symbols\n");
+
+            if (!kernel->loadLocalSymbols(kernelSymtab))
+                fatal("could not load kernel local symbols\n");
+
+            if (!kernel->loadGlobalSymbols(debugSymbolTable))
+                fatal("could not load kernel symbols\n");
+
+            if (!kernel->loadLocalSymbols(debugSymbolTable))
+                fatal("could not load kernel local symbols\n");
+
+            // Loading only needs to happen once and after memory system is
+            // connected so it will happen in initState()
+        }
+
+        for (const auto &obj_name : p->kernel_extras) {
+            inform("Loading additional kernel object: %s", obj_name);
+            ObjectFile *obj = createObjectFile(obj_name);
+            fatal_if(!obj, "Failed to additional kernel object '%s'.\n",
+                     obj_name);
+            kernelExtras.push_back(obj);
+        }
     }
+
+    // increment the number of running systems
+    numSystemsRunning++;
+
+    // Set back pointers to the system in all memories
+    for (int x = 0; x < params()->memories.size(); x++)
+        params()->memories[x]->system(this);
 }
 
 System::~System()
@@ -131,17 +218,17 @@ System::init()
         panic("System port on %s is not connected.\n", name());
 }
 
-Port*
-System::getPort(const std::string &if_name, int idx)
+BaseMasterPort&
+System::getMasterPort(const std::string &if_name, PortID idx)
 {
     // no need to distinguish at the moment (besides checking)
-    return &_systemPort;
+    return _systemPort;
 }
 
 void
 System::setMemoryMode(Enums::MemoryMode mode)
 {
-    assert(getState() == Drained);
+    assert(drainState() == DrainState::Drained);
     memoryMode = mode;
 }
 
@@ -152,52 +239,45 @@ bool System::breakpoint()
     return false;
 }
 
-/**
- * Setting rgdb_wait to a positive integer waits for a remote debugger to
- * connect to that context ID before continuing.  This should really
-   be a parameter on the CPU object or something...
- */
-int rgdb_wait = -1;
-
-int
-System::registerThreadContext(ThreadContext *tc, int assigned)
+ContextID
+System::registerThreadContext(ThreadContext *tc, ContextID assigned)
 {
-    int id;
-    if (assigned == -1) {
-        for (id = 0; id < threadContexts.size(); id++) {
-            if (!threadContexts[id])
-                break;
-        }
-
-        if (threadContexts.size() <= id)
-            threadContexts.resize(id + 1);
-    } else {
-        if (threadContexts.size() <= assigned)
-            threadContexts.resize(assigned + 1);
-        id = assigned;
+    int id = assigned;
+    if (id == InvalidContextID) {
+        // Find an unused context ID for this thread.
+        id = 0;
+        while (id < threadContexts.size() && threadContexts[id])
+            id++;
     }
 
-    if (threadContexts[id])
-        fatal("Cannot have two CPUs with the same id (%d)\n", id);
+    if (threadContexts.size() <= id)
+        threadContexts.resize(id + 1);
+
+    fatal_if(threadContexts[id],
+             "Cannot have two CPUs with the same id (%d)\n", id);
 
     threadContexts[id] = tc;
-    _numContexts++;
 
+#if THE_ISA != NULL_ISA
     int port = getRemoteGDBPort();
     if (port) {
-        RemoteGDB *rgdb = new RemoteGDB(this, tc);
-        GDBListener *gdbl = new GDBListener(rgdb, port + id);
-        gdbl->listen();
+        RemoteGDB *rgdb = new RemoteGDB(this, tc, port + id);
+        rgdb->listen();
 
-        if (rgdb_wait != -1 && rgdb_wait == id)
-            gdbl->accept();
+        BaseCPU *cpu = tc->getCpuPtr();
+        if (cpu->waitForRemoteGDB()) {
+            inform("%s: Waiting for a remote GDB connection on port %d.\n",
+                   cpu->name(), rgdb->port());
 
+            rgdb->connect();
+        }
         if (remoteGDB.size() <= id) {
             remoteGDB.resize(id + 1);
         }
 
         remoteGDB[id] = rgdb;
     }
+#endif
 
     activeCpus.push_back(false);
 
@@ -207,57 +287,47 @@ System::registerThreadContext(ThreadContext *tc, int assigned)
 int
 System::numRunningContexts()
 {
-    int running = 0;
-    for (int i = 0; i < _numContexts; ++i) {
-        if (threadContexts[i]->status() != ThreadContext::Halted)
-            ++running;
-    }
-    return running;
+    return std::count_if(
+        threadContexts.cbegin(),
+        threadContexts.cend(),
+        [] (ThreadContext* tc) {
+            return tc->status() != ThreadContext::Halted;
+        }
+    );
 }
 
 void
 System::initState()
 {
-    int i;
     if (FullSystem) {
-        for (i = 0; i < threadContexts.size(); i++)
+        for (int i = 0; i < threadContexts.size(); i++)
             TheISA::startupCPU(threadContexts[i], i);
         // Moved from the constructor to here since it relies on the
         // address map being resolved in the interconnect
         /**
          * Load the kernel code into memory
          */
-        if (params()->kernel == "") {
-            inform("No kernel set for full system simulation. "
-                    "Assuming you know what you're doing...\n");
-        } else {
-            // Load kernel code
-            kernel = createObjectFile(params()->kernel);
-            inform("kernel located at: %s", params()->kernel);
-
-            if (kernel == NULL)
-                fatal("Could not load kernel file %s", params()->kernel);
-
+        if (params()->kernel != "")  {
+            if (params()->kernel_addr_check) {
+                // Validate kernel mapping before loading binary
+                if (!(isMemAddr((kernelStart & loadAddrMask) +
+                                loadAddrOffset) &&
+                      isMemAddr((kernelEnd & loadAddrMask) +
+                                loadAddrOffset))) {
+                    fatal("Kernel is mapped to invalid location (not memory). "
+                          "kernelStart 0x(%x) - kernelEnd 0x(%x) %#x:%#x\n",
+                          kernelStart,
+                          kernelEnd, (kernelStart & loadAddrMask) +
+                          loadAddrOffset,
+                          (kernelEnd & loadAddrMask) + loadAddrOffset);
+                }
+            }
             // Load program sections into memory
-            kernel->loadSections(physProxy, loadAddrMask);
-
-            // setup entry points
-            kernelStart = kernel->textBase();
-            kernelEnd = kernel->bssBase() + kernel->bssSize();
-            kernelEntry = kernel->entryPoint();
-
-            // load symbols
-            if (!kernel->loadGlobalSymbols(kernelSymtab))
-                fatal("could not load kernel symbols\n");
-
-            if (!kernel->loadLocalSymbols(kernelSymtab))
-                fatal("could not load kernel local symbols\n");
-
-            if (!kernel->loadGlobalSymbols(debugSymbolTable))
-                fatal("could not load kernel symbols\n");
-
-            if (!kernel->loadLocalSymbols(debugSymbolTable))
-                fatal("could not load kernel local symbols\n");
+            kernel->loadSections(physProxy, loadAddrMask, loadAddrOffset);
+            for (const auto &extra_kernel : kernelExtras) {
+                extra_kernel->loadSections(physProxy, loadAddrMask,
+                                           loadAddrOffset);
+            }
 
             DPRINTF(Loader, "Kernel start = %#x\n", kernelStart);
             DPRINTF(Loader, "Kernel end   = %#x\n", kernelEnd);
@@ -265,21 +335,10 @@ System::initState()
             DPRINTF(Loader, "Kernel loaded...\n");
         }
     }
-
-    // increment the number of running systms
-    numSystemsRunning++;
-
-    activeCpus.clear();
-
-    if (!FullSystem)
-        return;
-
-    for (i = 0; i < threadContexts.size(); i++)
-        TheISA::startupCPU(threadContexts[i], i);
 }
 
 void
-System::replaceThreadContext(ThreadContext *tc, int context_id)
+System::replaceThreadContext(ThreadContext *tc, ContextID context_id)
 {
     if (context_id >= threadContexts.size()) {
         panic("replaceThreadContext: bad id, %d >= %d\n",
@@ -291,68 +350,98 @@ System::replaceThreadContext(ThreadContext *tc, int context_id)
         remoteGDB[context_id]->replaceThreadContext(tc);
 }
 
+bool
+System::validKvmEnvironment() const
+{
+#if USE_KVM
+    if (threadContexts.empty())
+        return false;
+
+    for (auto tc : threadContexts) {
+        if (dynamic_cast<BaseKvmCPU*>(tc->getCpuPtr()) == nullptr) {
+            return false;
+        }
+    }
+    return true;
+#else
+    return false;
+#endif
+}
+
 Addr
 System::allocPhysPages(int npages)
 {
-    Addr return_addr = pagePtr << LogVMPageSize;
+    Addr return_addr = pagePtr << PageShift;
     pagePtr += npages;
-    if (pagePtr > physmem->size())
+
+    Addr next_return_addr = pagePtr << PageShift;
+
+    AddrRange m5opRange(0xffff0000, 0xffffffff);
+    if (m5opRange.contains(next_return_addr)) {
+        warn("Reached m5ops MMIO region\n");
+        return_addr = 0xffffffff;
+        pagePtr = 0xffffffff >> PageShift;
+    }
+
+    if ((pagePtr << PageShift) > physmem.totalSize())
         fatal("Out of memory, please increase size of physical memory.");
     return return_addr;
 }
 
 Addr
-System::memSize()
+System::memSize() const
 {
-    return physmem->size();
+    return physmem.totalSize();
 }
 
 Addr
-System::freeMemSize()
+System::freeMemSize() const
 {
-   return physmem->size() - (pagePtr << LogVMPageSize);
+   return physmem.totalSize() - (pagePtr << PageShift);
 }
 
 bool
-System::isMemory(const Addr addr) const
+System::isMemAddr(Addr addr) const
 {
-    std::list<Range<Addr> >::const_iterator i;
-    for (i = memRanges.begin(); i != memRanges.end(); i++) {
-        if (*i == addr)
-            return true;
-    }
-    return false;
+    return physmem.isMemAddr(addr);
 }
 
 void
-System::resume()
+System::drainResume()
 {
-    SimObject::resume();
     totalNumInsts = 0;
 }
 
 void
-System::serialize(ostream &os)
+System::serialize(CheckpointOut &cp) const
 {
     if (FullSystem)
-        kernelSymtab->serialize("kernel_symtab", os);
+        kernelSymtab->serialize("kernel_symtab", cp);
     SERIALIZE_SCALAR(pagePtr);
-    SERIALIZE_SCALAR(nextPID);
+    serializeSymtab(cp);
+
+    // also serialize the memories in the system
+    physmem.serializeSection(cp, "physmem");
 }
 
 
 void
-System::unserialize(Checkpoint *cp, const string &section)
+System::unserialize(CheckpointIn &cp)
 {
     if (FullSystem)
-        kernelSymtab->unserialize("kernel_symtab", cp, section);
+        kernelSymtab->unserialize("kernel_symtab", cp);
     UNSERIALIZE_SCALAR(pagePtr);
-    UNSERIALIZE_SCALAR(nextPID);
+    unserializeSymtab(cp);
+
+    // also unserialize the memories in the system
+    physmem.unserializeSection(cp, "physmem");
 }
 
 void
 System::regStats()
 {
+    MemObject::regStats();
+
     for (uint32_t j = 0; j < numWorkIds ; j++) {
         workItemStats[j] = new Stats::Histogram();
         stringstream namestr;
@@ -384,12 +473,16 @@ System::workItemEnd(uint32_t tid, uint32_t workid)
 void
 System::printSystems()
 {
+    ios::fmtflags flags(cerr.flags());
+
     vector<System *>::iterator i = systemList.begin();
     vector<System *>::iterator end = systemList.end();
     for (; i != end; ++i) {
         System *sys = *i;
         cerr << "System " << sys->name() << ": " << hex << sys << endl;
     }
+
+    cerr.flags(flags);
 }
 
 void
@@ -398,8 +491,71 @@ printSystems()
     System::printSystems();
 }
 
-const char *System::MemoryModeStrings[3] = {"invalid", "atomic",
-    "timing"};
+MasterID
+System::getGlobalMasterId(std::string master_name)
+{
+    return _getMasterId(nullptr, master_name);
+}
+
+MasterID
+System::getMasterId(const SimObject* master, std::string submaster)
+{
+    auto master_name = leafMasterName(master, submaster);
+    return _getMasterId(master, master_name);
+}
+
+MasterID
+System::_getMasterId(const SimObject* master, std::string master_name)
+{
+    if (startswith(master_name, name()))
+        master_name = master_name.erase(0, name().size() + 1);
+
+    // CPUs in switch_cpus ask for ids again after switching
+    for (int i = 0; i < masters.size(); i++) {
+        if (masters[i].masterName == master_name) {
+            return i;
+        }
+    }
+
+    // Verify that the statistics haven't been enabled yet
+    // Otherwise objects will have sized their stat buckets and
+    // they will be too small
+
+    if (Stats::enabled()) {
+        fatal("Can't request a masterId after regStats(). "
+                "You must do so in init().\n");
+    }
+
+    // Generate a new MasterID incrementally
+    MasterID master_id = masters.size();
+
+    // Append the new Master metadata to the group of system Masters.
+    masters.emplace_back(master, master_name, master_id);
+
+    return masters.back().masterId;
+}
+
+std::string
+System::leafMasterName(const SimObject* master, const std::string& submaster)
+{
+    if (submaster.empty()) {
+        return master->name();
+    } else {
+        // Get the full master name by appending the submaster name to
+        // the root SimObject master name
+        return master->name() + "." + submaster;
+    }
+}
+
+std::string
+System::getMasterName(MasterID master_id)
+{
+    if (master_id >= masters.size())
+        fatal("Invalid master_id passed to getMasterName()\n");
+
+    const auto& master_info = masters[master_id];
+    return master_info.masterName;
+}
 
 System *
 SystemParams::create()