mem: Add MemChecker and MemCheckerMonitor
authorMarco Elver <Marco.Elver@ARM.com>
Tue, 23 Dec 2014 14:31:17 +0000 (09:31 -0500)
committerMarco Elver <Marco.Elver@ARM.com>
Tue, 23 Dec 2014 14:31:17 +0000 (09:31 -0500)
This patch adds the MemChecker and MemCheckerMonitor classes. While
MemChecker can be integrated anywhere in the system and is independent,
the most convenient usage is through the MemCheckerMonitor -- this
however, puts limitations on where the MemChecker is able to observe
read/write transactions.

src/mem/MemChecker.py [new file with mode: 0644]
src/mem/SConscript
src/mem/mem_checker.cc [new file with mode: 0644]
src/mem/mem_checker.hh [new file with mode: 0644]
src/mem/mem_checker_monitor.cc [new file with mode: 0644]
src/mem/mem_checker_monitor.hh [new file with mode: 0644]

diff --git a/src/mem/MemChecker.py b/src/mem/MemChecker.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5126f43
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,58 @@
+# Copyright (c) 2014 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
+# met: redistributions of source code must retain the above copyright
+# notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+# redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+# notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+# documentation and/or other materials provided with the distribution;
+# neither the name of the copyright holders nor the names of its
+# contributors may be used to endorse or promote products derived from
+# this software without specific prior written permission.
+#
+# THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+# "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+# LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+# A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+# OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+# SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+# LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+# DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+# THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+# (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: Marco Elver
+
+from MemObject import MemObject
+from m5.SimObject import SimObject
+from m5.params import *
+from m5.proxy import *
+
+class MemChecker(SimObject):
+    type = 'MemChecker'
+    cxx_header = "mem/mem_checker.hh"
+
+class MemCheckerMonitor(MemObject):
+    type = 'MemCheckerMonitor'
+    cxx_header = "mem/mem_checker_monitor.hh"
+
+    # one port in each direction
+    master = MasterPort("Master port")
+    slave = SlavePort("Slave port")
+    cpu_side = SlavePort("Alias for slave")
+    mem_side = MasterPort("Alias for master")
+    warn_only = Param.Bool(False, "Warn about violations only")
+    memchecker = Param.MemChecker("Instance shared with other monitors")
+
index e7d2c1bac25662306cee28f5cd90aff3a2dc49da..e6973b1ac66be929ce69096b2485f97de866f38f 100644 (file)
@@ -79,6 +79,10 @@ if env['HAVE_DRAMSIM']:
     Source('dramsim2_wrapper.cc')
     Source('dramsim2.cc')
 
+SimObject('MemChecker.py')
+Source('mem_checker.cc')
+Source('mem_checker_monitor.cc')
+
 DebugFlag('AddrRanges')
 DebugFlag('BaseXBar')
 DebugFlag('CoherentXBar')
@@ -99,3 +103,6 @@ DebugFlag('MemoryAccess')
 DebugFlag('PacketQueue')
 
 DebugFlag("DRAMSim2")
+
+DebugFlag("MemChecker")
+DebugFlag("MemCheckerMonitor")
diff --git a/src/mem/mem_checker.cc b/src/mem/mem_checker.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0b80736
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,343 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2014 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
+ * met: redistributions of source code must retain the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+ * redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ * documentation and/or other materials provided with the distribution;
+ * neither the name of the copyright holders nor the names of its
+ * contributors may be used to endorse or promote products derived from
+ * this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (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: Rune Holm
+ *          Marco Elver
+ */
+
+#include <cassert>
+
+#include "mem/mem_checker.hh"
+
+void
+MemChecker::WriteCluster::startWrite(MemChecker::Serial serial, Tick _start,
+                                     uint8_t data)
+{
+    assert(!isComplete());
+
+    if (start == TICK_FUTURE) {
+        // Initialize a fresh write cluster
+        start = _start;
+    }
+    chatty_assert(start <= _start, "WriteClusters must filled in order!");
+
+    ++numIncomplete;
+
+    if (complete != TICK_FUTURE) {
+       // Reopen a closed write cluster
+        assert(_start < complete);  // should open a new write cluster, instead;
+        // also somewhat fishy wrt causality / ordering of calls vs time
+        // progression TODO: Check me!
+        complete = TICK_FUTURE;
+    }
+
+    // Create new transaction, and denote completion time to be in the future.
+    writes.insert(std::make_pair(serial,
+                  MemChecker::Transaction(serial, _start, TICK_FUTURE, data)));
+}
+
+void
+MemChecker::WriteCluster::completeWrite(MemChecker::Serial serial, Tick _complete)
+{
+    auto it = writes.find(serial);
+
+    if (it == writes.end()) {
+        warn("Could not locate write transaction: serial = %d, complete = %d\n",
+             serial, _complete);
+        return;
+    }
+
+    // Record completion time of the write
+    assert(it->second.complete == TICK_FUTURE);
+    it->second.complete = _complete;
+
+    // Update max completion time for the cluster
+    if (completeMax < _complete) {
+        completeMax = _complete;
+    }
+
+    if (--numIncomplete == 0) {
+        // All writes have completed, this cluster is now complete and will be
+        // assigned the max of completion tick values among all writes.
+        //
+        // Note that we cannot simply keep updating complete, because that would
+        // count the cluster as closed already.  Instead, we keep TICK_FUTURE
+        // until all writes have completed.
+        complete = completeMax;
+    }
+}
+
+void
+MemChecker::WriteCluster::abortWrite(MemChecker::Serial serial)
+{
+    if (!writes.erase(serial)) {
+        warn("Could not locate write transaction: serial = %d\n", serial);
+        return;
+    }
+
+    if (--numIncomplete == 0 && !writes.empty()) {
+        // This write cluster is now complete, and we can assign the current
+        // completeMax value.
+        complete = completeMax;
+    }
+
+    // Note: this WriteCluster is in pristine state if this was the only
+    // write present; the cluster will get reused through
+    // getIncompleteWriteCluster().
+}
+
+void
+MemChecker::ByteTracker::startRead(MemChecker::Serial serial, Tick start)
+{
+    outstandingReads.insert(std::make_pair(serial,
+            MemChecker::Transaction(serial, start, TICK_FUTURE)));
+}
+
+bool
+MemChecker::ByteTracker::inExpectedData(Tick start, Tick complete, uint8_t data)
+{
+    _lastExpectedData.clear();
+
+    bool wc_overlap = true;
+
+    // Find the last value read from the location
+    const Transaction& last_obs =
+        *lastCompletedTransaction(&readObservations, start);
+    bool last_obs_valid = (last_obs.complete != TICK_INITIAL);
+
+    // Scan backwards through the write clusters to find the closest younger
+    // preceding & overlapping writes.
+    for (auto cluster = writeClusters.rbegin();
+         cluster != writeClusters.rend() && wc_overlap; ++cluster) {
+        for (const auto& addr_write : cluster->writes) {
+            const Transaction& write = addr_write.second;
+
+            if (write.complete < last_obs.start) {
+                // If this write transaction completed before the last
+                // observation, we ignore it as the last_observation has the
+                // correct value
+                continue;
+            }
+
+            if (write.data == data) {
+                // Found a match, end search.
+                return true;
+            }
+
+            // Record possible, but non-matching data for debugging
+            _lastExpectedData.push_back(write.data);
+
+            if (write.complete > start) {
+                // This write overlapped with the transaction we want to check
+                // -> continue checking the overlapping write cluster
+                continue;
+            }
+
+            // This write cluster has writes that have completed before the
+            // checked transaction. There is no need to check an earlier
+            // write-cluster -> set the exit condition for the outer loop
+            wc_overlap = false;
+
+            if (last_obs.complete < write.start) {
+                // We found a write which started after the last observed read,
+                // therefore we can not longer consider the value seen by the
+                // last observation as a valid expected value.
+                //
+                // Once all writes have been iterated through, we can check if
+                // the last observation is still valid to compare against.
+                last_obs_valid = false;
+            }
+        }
+    }
+
+    // We have not found any matching write, so far; check other sources of
+    // confirmation
+    if (last_obs_valid) {
+        // The last observation is not outdated according to the writes we have
+        // seen so far.
+        assert(last_obs.complete <= start);
+        if (last_obs.data == data) {
+            // Matched data from last observation -> all good
+            return true;
+        }
+        // Record non-matching, but possible value
+        _lastExpectedData.push_back(last_obs.data);
+    }
+
+    if (_lastExpectedData.empty()) {
+        assert(last_obs.complete == TICK_INITIAL);
+        // We have not found any possible (non-matching data). Can happen in
+        // initial system state
+        DPRINTF(MemChecker, "no last observation nor write! start = %d, "\
+                "complete = %d, data = %#x\n", start, complete, data);
+        return true;
+    }
+    return false;
+}
+
+bool
+MemChecker::ByteTracker::completeRead(MemChecker::Serial serial,
+                                      Tick complete, uint8_t data)
+{
+    auto it = outstandingReads.find(serial);
+
+    if (it == outstandingReads.end()) {
+        // Can happen if concurrent with reset_address_range
+        warn("Could not locate read transaction: serial = %d, complete = %d\n",
+             serial, complete);
+        return true;
+    }
+
+    Tick start = it->second.start;
+    outstandingReads.erase(it);
+
+    // Verify data
+    const bool result = inExpectedData(start, complete, data);
+
+    readObservations.emplace_back(serial, start, complete, data);
+    pruneTransactions();
+
+    return result;
+}
+
+MemChecker::WriteCluster*
+MemChecker::ByteTracker::getIncompleteWriteCluster()
+{
+    if (writeClusters.empty() || writeClusters.back().isComplete()) {
+        writeClusters.emplace_back();
+    }
+
+    return &writeClusters.back();
+}
+
+void
+MemChecker::ByteTracker::startWrite(MemChecker::Serial serial, Tick start,
+                                    uint8_t data)
+{
+    getIncompleteWriteCluster()->startWrite(serial, start, data);
+}
+
+void
+MemChecker::ByteTracker::completeWrite(MemChecker::Serial serial, Tick complete)
+{
+    getIncompleteWriteCluster()->completeWrite(serial, complete);
+    pruneTransactions();
+}
+
+void
+MemChecker::ByteTracker::abortWrite(MemChecker::Serial serial)
+{
+    getIncompleteWriteCluster()->abortWrite(serial);
+}
+
+void
+MemChecker::ByteTracker::pruneTransactions()
+{
+    // Obtain tick of first outstanding read. If there are no outstanding
+    // reads, we use curTick(), i.e. we will remove all readObservation except
+    // the most recent one.
+    const Tick before = outstandingReads.empty() ? curTick() :
+                        outstandingReads.begin()->second.start;
+
+    // Pruning of readObservations
+    readObservations.erase(readObservations.begin(),
+                           lastCompletedTransaction(&readObservations, before));
+
+    // Pruning of writeClusters
+    if (!writeClusters.empty()) {
+        writeClusters.erase(writeClusters.begin(),
+                            lastCompletedTransaction(&writeClusters, before));
+    }
+}
+
+bool
+MemChecker::completeRead(MemChecker::Serial serial, Tick complete,
+                         Addr addr, size_t size, uint8_t *data)
+{
+    bool result = true;
+
+    DPRINTF(MemChecker,
+            "completing read: serial = %d, complete = %d, "
+            "addr = %#llx, size = %d\n", serial, complete, addr, size);
+
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        ByteTracker *tracker = getByteTracker(addr + i);
+
+        if (!tracker->completeRead(serial, complete, data[i])) {
+            // Generate error message, and aggregate all failures for the bytes
+            // considered in this transaction in one message.
+            if (result) {
+                result = false;
+                errorMessage = "";
+            } else {
+                errorMessage += "\n";
+            }
+
+            errorMessage += csprintf("  Read transaction for address %#llx "
+                                     "failed: received %#x, expected ",
+                                     (unsigned long long)(addr + i), data[i]);
+
+            for (size_t j = 0; j < tracker->lastExpectedData().size(); ++j) {
+                errorMessage +=
+                    csprintf("%#x%s",
+                             tracker->lastExpectedData()[j],
+                             (j == tracker->lastExpectedData().size() - 1)
+                             ? "" : "|");
+            }
+        }
+    }
+
+    if (!result) {
+        DPRINTF(MemChecker, "read of %#llx @ cycle %d failed:\n%s\n", addr,
+                complete, errorMessage);
+    }
+
+    return result;
+}
+
+void
+MemChecker::reset(Addr addr, size_t size)
+{
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        byte_trackers.erase(addr + i);
+    }
+}
+
+MemChecker*
+MemCheckerParams::create()
+{
+    return new MemChecker(this);
+}
diff --git a/src/mem/mem_checker.hh b/src/mem/mem_checker.hh
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0ec0f08
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,568 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2014 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
+ * met: redistributions of source code must retain the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+ * redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ * documentation and/or other materials provided with the distribution;
+ * neither the name of the copyright holders nor the names of its
+ * contributors may be used to endorse or promote products derived from
+ * this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (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: Rune Holm
+ *          Marco Elver
+ */
+
+#ifndef __MEM_MEM_CHECKER_HH__
+#define __MEM_MEM_CHECKER_HH__
+
+#include <list>
+#include <map>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+#include "base/hashmap.hh"
+#include "base/misc.hh"
+#include "base/types.hh"
+#include "debug/MemChecker.hh"
+#include "params/MemChecker.hh"
+#include "sim/core.hh"
+#include "sim/sim_object.hh"
+
+/**
+ * MemChecker. Verifies that reads observe the values from permissible writes.
+ * As memory operations have a start and completion time, we consider them as
+ * transactions which have a start and end time. Because of this, the lifetimes
+ * of transactions of memory operations may be overlapping -- we assume that if
+ * there is overlap between writes, they could be reordered by the memory
+ * subsystem, and a read could any of these.  For more detail, see comments of
+ * inExpectedData().
+ *
+ * For simplicity, the permissible values a read can observe are only dependent
+ * on the particular location, and we do not consider the effect of multi-byte
+ * reads or writes. This precludes us from discovering single-copy atomicity
+ * violations.
+*/
+class MemChecker : public SimObject
+{
+  public:
+    /**
+     * The Serial type is used to be able to uniquely identify a transaction as
+     * it passes through the system. It's value is independent of any other
+     * system counters.
+     */
+    typedef uint64_t Serial;
+
+    static const Serial  SERIAL_INITIAL = 0; //!< Initial serial
+
+    /**
+     * The initial tick the system starts with. Must not be larger than the
+     * minimum value that curTick() could return at any time in the system's
+     * execution.
+     */
+    static const Tick    TICK_INITIAL   = 0;
+
+    /**
+     * The maximum value that curTick() could ever return.
+     */
+    static const Tick    TICK_FUTURE  = MaxTick;
+
+    /**
+     * Initial data value. No requirements.
+     */
+    static const uint8_t DATA_INITIAL   = 0x00;
+
+    /**
+     * The Transaction class captures the lifetimes of read and write
+     * operations, and the values they consumed or produced respectively.
+     */
+    class Transaction
+    {
+      public:
+
+        Transaction(Serial _serial,
+                    Tick _start, Tick _complete,
+                    uint8_t _data = DATA_INITIAL)
+            : serial(_serial),
+              start(_start), complete(_complete),
+              data(_data)
+        {}
+
+      public:
+        Serial serial; //!< Unique identifying serial
+        Tick start;    //!< Start tick
+        Tick complete; //!< Completion tick
+
+        /**
+         * Depending on the memory operation, the data value either represents:
+         * for writes, the value written upon start; for reads, the value read
+         * upon completion.
+         */
+        uint8_t data;
+
+        /**
+         * Orders Transactions for use with std::map.
+         */
+        bool operator<(const Transaction& rhs) const
+        { return serial < rhs.serial; }
+    };
+
+    /**
+     * The WriteCluster class captures sets of writes where all writes are
+     * overlapping with at least one other write. Capturing writes in this way
+     * simplifies pruning of writes.
+     */
+    class WriteCluster
+    {
+      public:
+        WriteCluster()
+            : start(TICK_FUTURE), complete(TICK_FUTURE),
+              completeMax(TICK_INITIAL), numIncomplete(0)
+        {}
+
+        /**
+         * Starts a write transaction.
+         *
+         * @param serial  Unique identifier of the write.
+         * @param _start  When the write was sent off to the memory subsystem.
+         * @param data    The data that this write passed to the memory
+         *                subsystem.
+         */
+        void startWrite(Serial serial, Tick _start, uint8_t data);
+
+        /**
+         * Completes a write transaction.
+         *
+         * @param serial    Unique identifier of a write *previously started*.
+         * @param _complete When the write was sent off to the memory
+         *                  subsystem.
+         */
+        void completeWrite(Serial serial, Tick _complete);
+
+        /**
+         * Aborts a write transaction.
+         *
+         * @param serial Unique identifier of a write *previously started*.
+         */
+        void abortWrite(Serial serial);
+
+        /**
+         * @return true if this cluster's write all completed, false otherwise.
+         */
+        bool isComplete() const { return complete != TICK_FUTURE; }
+
+      public:
+        Tick start;     //!< Start of earliest write in cluster
+        Tick complete;  //!< Completion of last write in cluster
+
+        /**
+         * Map of Serial --> Transaction of all writes in cluster; contains
+         * all, in-flight or already completed.
+         */
+        m5::hash_map<Serial, Transaction> writes;
+
+      private:
+        Tick completeMax;
+        size_t numIncomplete;
+    };
+
+    typedef std::list<Transaction> TransactionList;
+    typedef std::list<WriteCluster> WriteClusterList;
+
+    /**
+     * The ByteTracker keeps track of transactions for the *same byte* -- all
+     * outstanding reads, the completed reads (and what they observed) and write
+     * clusters (see WriteCluster).
+     */
+    class ByteTracker : public Named
+    {
+      public:
+
+        ByteTracker(Addr addr = 0, const MemChecker *parent = NULL)
+            : Named((parent != NULL ? parent->name() : "") +
+                     csprintf(".ByteTracker@%#llx", addr))
+        {
+            // The initial transaction has start == complete == TICK_INITIAL,
+            // indicating that there has been no real write to this location;
+            // therefore, upon checking, we do not expect any particular value.
+            readObservations.emplace_back(
+                    Transaction(SERIAL_INITIAL, TICK_INITIAL, TICK_INITIAL,
+                                DATA_INITIAL));
+        }
+
+        /**
+         * Starts a read transaction.
+         *
+         * @param serial  Unique identifier for the read.
+         * @param start   When the read was sent off to the memory subsystem.
+         */
+        void startRead(Serial serial, Tick start);
+
+        /**
+         * Given a start and end time (of any read transaction), this function
+         * iterates through all data that such a read is expected to see. The
+         * data parameter is the actual value that we observed, and the
+         * function immediately returns true when a match is found, false
+         * otherwise.
+         *
+         * The set of expected data are:
+         *
+         * 1. The last value observed by a read with a completion time before
+         *    this start time (if any).
+         *
+         * 2. The data produced by write transactions with a completion after
+         *    the last observed read start time. Only data produced in the
+         *    closest overlapping / earlier write cluster relative to this check
+         *    request is considered, as writes in separate clusters are not
+         *    reordered.
+         *
+         * @param start     Start time of transaction to validate.
+         * @param complete  End time of transaction to validate.
+         * @param data      The value that we have actually seen.
+         *
+         * @return          True if a match is found, false otherwise.
+         */
+        bool inExpectedData(Tick start, Tick complete, uint8_t data);
+
+        /**
+         * Completes a read transaction that is still outstanding.
+         *
+         * @param serial   Unique identifier of a read *previously started*.
+         * @param complete When the read got a response.
+         * @param data     The data returned by the memory subsystem.
+         */
+        bool completeRead(Serial serial, Tick complete, uint8_t data);
+
+        /**
+         * Starts a write transaction. Wrapper to startWrite of WriteCluster
+         * instance.
+         *
+         * @param serial  Unique identifier of the write.
+         * @param start   When the write was sent off to the memory subsystem.
+         * @param data    The data that this write passed to the memory
+         *                subsystem.
+         */
+        void startWrite(Serial serial, Tick start, uint8_t data);
+
+        /**
+         * Completes a write transaction. Wrapper to startWrite of WriteCluster
+         * instance.
+         *
+         * @param serial   Unique identifier of a write *previously started*.
+         * @param complete When the write was sent off to the memory subsystem.
+         */
+        void completeWrite(Serial serial, Tick complete);
+
+        /**
+         * Aborts a write transaction. Wrapper to abortWrite of WriteCluster
+         * instance.
+         *
+         * @param serial Unique identifier of a write *previously started*.
+         */
+        void abortWrite(Serial serial);
+
+        /**
+         * This function returns the expected data that inExpectedData iterated
+         * through in the last call. If inExpectedData last returned true, the
+         * set may be incomplete; if inExpectedData last returned false, the
+         * vector will contain the full set.
+         *
+         * @return Reference to internally maintained vector maintaining last
+         *         expected data that inExpectedData iterated through.
+         */
+        const std::vector<uint8_t>& lastExpectedData() const
+        { return _lastExpectedData; }
+
+      private:
+
+        /**
+         * Convenience function to return the most recent incomplete write
+         * cluster. Instantiates new write cluster if the most recent one has
+         * been completed.
+         *
+         * @return The most recent incomplete write cluster.
+         */
+        WriteCluster* getIncompleteWriteCluster();
+
+        /**
+         * Helper function to return an iterator to the entry of a container of
+         * Transaction compatible classes, before a certain tick.
+         *
+         * @param before Tick value which should be greater than the
+         *               completion tick of the returned element.
+         *
+         * @return Iterator into container.
+         */
+        template <class TList>
+        typename TList::iterator lastCompletedTransaction(TList *l, Tick before)
+        {
+            assert(!l->empty());
+
+            // Scanning backwards increases the chances of getting a match
+            // quicker.
+            auto it = l->end();
+
+            for (--it; it != l->begin() && it->complete >= before; --it);
+
+            return it;
+        }
+
+        /**
+         * Prunes no longer needed transactions. We only keep up to the last /
+         * most recent of each, readObservations and writeClusters, before the
+         * first outstanding read.
+         *
+         * It depends on the contention / overlap between memory operations to
+         * the same location of a particular workload how large each of them
+         * would grow.
+         */
+        void pruneTransactions();
+
+      private:
+
+        /**
+         * Maintains a map of Serial -> Transaction for all outstanding reads.
+         *
+         * Use an ordered map here, as this makes pruneTransactions() more
+         * efficient (find first outstanding read).
+         */
+        std::map<Serial, Transaction> outstandingReads;
+
+        /**
+         * List of completed reads, i.e. observations of reads.
+         */
+        TransactionList readObservations;
+
+        /**
+         * List of write clusters for this address.
+         */
+        WriteClusterList writeClusters;
+
+        /**
+         * See lastExpectedData().
+         */
+        std::vector<uint8_t> _lastExpectedData;
+    };
+
+  public:
+
+    MemChecker(const MemCheckerParams *p)
+        : SimObject(p),
+          nextSerial(SERIAL_INITIAL)
+    {}
+
+    virtual ~MemChecker() {}
+
+    /**
+     * Starts a read transaction.
+     *
+     * @param start  Tick this read was sent to the memory subsystem.
+     * @param addr   Address for read.
+     * @param size   Size of data expected.
+     *
+     * @return Serial representing the unique identifier for this transaction.
+     */
+    Serial startRead(Tick start, Addr addr, size_t size);
+
+    /**
+     * Starts a write transaction.
+     *
+     * @param start Tick when this write was sent to the memory subsystem.
+     * @param addr  Address for write.
+     * @param size  Size of data to be written.
+     * @param data  Pointer to size bytes, containing data to be written.
+     *
+     * @return Serial representing the unique identifier for this transaction.
+     */
+    Serial startWrite(Tick start, Addr addr, size_t size, const uint8_t *data);
+
+    /**
+     * Completes a previously started read transaction.
+     *
+     * @param serial    A serial of a read that was previously started and
+     *                  matches the address of the previously started read.
+     * @param complete  Tick we received the response from the memory subsystem.
+     * @param addr      Address for read.
+     * @param size      Size of data received.
+     * @param data      Pointer to size bytes, containing data received.
+     *
+     * @return True if the data we received is in the expected set, false
+     *         otherwise.
+     */
+    bool completeRead(Serial serial, Tick complete,
+                      Addr addr, size_t size, uint8_t *data);
+
+    /**
+     * Completes a previously started write transaction.
+     *
+     * @param serial    A serial of a write that was previously started and
+     *                  matches the address of the previously started write.
+     * @param complete  Tick we received acknowledgment of completion from the
+     *                  memory subsystem.
+     * @param addr      Address for write.
+     * @param size      The size of the data written.
+     */
+    void completeWrite(Serial serial, Tick complete, Addr addr, size_t size);
+
+    /**
+     * Aborts a previously started write transaction.
+     *
+     * @param serial    A serial of a write that was previously started and
+     *                  matches the address of the previously started write.
+     * @param addr      Address for write.
+     * @param size      The size of the data written.
+     */
+    void abortWrite(Serial serial, Addr addr, size_t size);
+
+    /**
+     * Resets the entire checker. Note that if there are transactions
+     * in-flight, this will cause a warning to be issued if these are completed
+     * after the reset. This does not reset nextSerial to avoid such a race
+     * condition: where a transaction started before a reset with serial S,
+     * then reset() was called, followed by a start of a transaction with the
+     * same serial S and then receive a completion of the transaction before
+     * the reset with serial S.
+     */
+    void reset()
+    { byte_trackers.clear(); }
+
+    /**
+     * Resets an address-range. This may be useful in case other unmonitored
+     * parts of the system caused modification to this memory, but we cannot
+     * track their written values.
+     *
+     * @param addr Address base.
+     * @param size Size of range to be invalidated.
+     */
+    void reset(Addr addr, size_t size);
+
+    /**
+     * In completeRead, if an error is encountered, this does not print nor
+     * cause an error, but instead should be handled by the caller. However, to
+     * record information about the cause of an error, completeRead creates an
+     * errorMessage. This function returns the last error that was detected in
+     * completeRead.
+     *
+     * @return Reference to string of error message.
+     */
+    const std::string& getErrorMessage() const { return errorMessage; }
+
+  private:
+    /**
+     * Returns the instance of ByteTracker for the requested location.
+     */
+    ByteTracker* getByteTracker(Addr addr)
+    {
+        auto it = byte_trackers.find(addr);
+        if (it == byte_trackers.end()) {
+            it = byte_trackers.insert(
+                std::make_pair(addr, ByteTracker(addr, this))).first;
+        }
+        return &it->second;
+    };
+
+  private:
+    /**
+     * Detailed error message of the last violation in completeRead.
+     */
+    std::string errorMessage;
+
+    /**
+     * Next distinct serial to be assigned to the next transaction to be
+     * started.
+     */
+    Serial nextSerial;
+
+    /**
+     * Maintain a map of address --> byte-tracker. Per-byte entries are
+     * initialized as needed.
+     *
+     * The required space for this obviously grows with the number of distinct
+     * addresses used for a particular workload. The used size is independent on
+     * the number of nodes in the system, those may affect the size of per-byte
+     * tracking information.
+     *
+     * Access via getByteTracker()!
+     */
+    m5::hash_map<Addr, ByteTracker> byte_trackers;
+};
+
+inline MemChecker::Serial
+MemChecker::startRead(Tick start, Addr addr, size_t size)
+{
+    DPRINTF(MemChecker,
+            "starting read: serial = %d, start = %d, addr = %#llx, "
+            "size = %d\n", nextSerial, start, addr , size);
+
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        getByteTracker(addr + i)->startRead(nextSerial, start);
+    }
+
+    return nextSerial++;
+}
+
+inline MemChecker::Serial
+MemChecker::startWrite(Tick start, Addr addr, size_t size, const uint8_t *data)
+{
+    DPRINTF(MemChecker,
+            "starting write: serial = %d, start = %d, addr = %#llx, "
+            "size = %d\n", nextSerial, start, addr, size);
+
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        getByteTracker(addr + i)->startWrite(nextSerial, start, data[i]);
+    }
+
+    return nextSerial++;
+}
+
+inline void
+MemChecker::completeWrite(MemChecker::Serial serial, Tick complete,
+                          Addr addr, size_t size)
+{
+    DPRINTF(MemChecker,
+            "completing write: serial = %d, complete = %d, "
+            "addr = %#llx, size = %d\n", serial, complete, addr, size);
+
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        getByteTracker(addr + i)->completeWrite(serial, complete);
+    }
+}
+
+inline void
+MemChecker::abortWrite(MemChecker::Serial serial, Addr addr, size_t size)
+{
+    DPRINTF(MemChecker,
+            "aborting write: serial = %d, addr = %#llx, size = %d\n",
+            serial, addr, size);
+
+    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
+        getByteTracker(addr + i)->abortWrite(serial);
+    }
+}
+
+#endif // __MEM_MEM_CHECKER_HH__
diff --git a/src/mem/mem_checker_monitor.cc b/src/mem/mem_checker_monitor.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e0f863d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,374 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2012-2014 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
+ * met: redistributions of source code must retain the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+ * redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ * documentation and/or other materials provided with the distribution;
+ * neither the name of the copyright holders nor the names of its
+ * contributors may be used to endorse or promote products derived from
+ * this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (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: Thomas Grass
+ *          Andreas Hansson
+ *          Marco Elver
+ */
+
+#include <memory>
+
+#include "base/output.hh"
+#include "base/trace.hh"
+#include "debug/MemCheckerMonitor.hh"
+#include "mem/mem_checker_monitor.hh"
+
+using namespace std;
+
+MemCheckerMonitor::MemCheckerMonitor(Params* params)
+    : MemObject(params),
+      masterPort(name() + "-master", *this),
+      slavePort(name() + "-slave", *this),
+      warnOnly(params->warn_only),
+      memchecker(params->memchecker)
+{}
+
+MemCheckerMonitor::~MemCheckerMonitor()
+{}
+
+MemCheckerMonitor*
+MemCheckerMonitorParams::create()
+{
+    return new MemCheckerMonitor(this);
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::init()
+{
+    // make sure both sides of the monitor are connected
+    if (!slavePort.isConnected() || !masterPort.isConnected())
+        fatal("Communication monitor is not connected on both sides.\n");
+}
+
+BaseMasterPort&
+MemCheckerMonitor::getMasterPort(const std::string& if_name, PortID idx)
+{
+    if (if_name == "master" || if_name == "mem_side") {
+        return masterPort;
+    } else {
+        return MemObject::getMasterPort(if_name, idx);
+    }
+}
+
+BaseSlavePort&
+MemCheckerMonitor::getSlavePort(const std::string& if_name, PortID idx)
+{
+    if (if_name == "slave" || if_name == "cpu_side") {
+        return slavePort;
+    } else {
+        return MemObject::getSlavePort(if_name, idx);
+    }
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvFunctional(PacketPtr pkt)
+{
+    Addr addr = pkt->getAddr();
+    unsigned size = pkt->getSize();
+
+    // Conservatively reset this address-range. Alternatively we could try to
+    // update the values seen by the memchecker, however, there may be other
+    // reads/writes to these location from other devices we do not see.
+    memchecker->reset(addr, size);
+
+    masterPort.sendFunctional(pkt);
+
+    DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+            "Forwarded functional access: addr = %#llx, size = %d\n",
+            addr, size);
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt)
+{
+    Addr addr = pkt->getAddr();
+    unsigned size = pkt->getSize();
+
+    // See above.
+    memchecker->reset(addr, size);
+
+    slavePort.sendFunctionalSnoop(pkt);
+
+    DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+            "Received functional snoop: addr = %#llx, size = %d\n",
+            addr, size);
+}
+
+Tick
+MemCheckerMonitor::recvAtomic(PacketPtr pkt)
+{
+    assert(false && "Atomic not supported");
+    return masterPort.sendAtomic(pkt);
+}
+
+Tick
+MemCheckerMonitor::recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt)
+{
+    assert(false && "Atomic not supported");
+    return slavePort.sendAtomicSnoop(pkt);
+}
+
+bool
+MemCheckerMonitor::recvTimingReq(PacketPtr pkt)
+{
+    // should always see a request
+    assert(pkt->isRequest());
+
+    // Store relevant fields of packet, because packet may be modified
+    // or even deleted when sendTiming() is called.
+    //
+    // For reads we are only interested in real reads, and not prefetches, as
+    // it is not guaranteed that the prefetch returns any useful data.
+    bool is_read = pkt->isRead() && !pkt->req->isPrefetch();
+    bool is_write = pkt->isWrite();
+    unsigned size = pkt->getSize();
+    Addr addr = pkt->getAddr();
+    bool expects_response = pkt->needsResponse() && !pkt->memInhibitAsserted();
+    std::unique_ptr<uint8_t> pkt_data;
+    MemCheckerMonitorSenderState* state = NULL;
+
+    if (expects_response && is_write) {
+        // On receipt of a request, only need to allocate pkt_data if this is a
+        // write. For reads, we have no data yet, so it doesn't make sense to
+        // allocate.
+        pkt_data.reset(new uint8_t[size]);
+        memcpy(pkt_data.get(), pkt->getConstPtr<uint8_t*>(), size);
+    }
+
+    // If a cache miss is served by a cache, a monitor near the memory
+    // would see a request which needs a response, but this response
+    // would be inhibited and not come back from the memory. Therefore
+    // we additionally have to check the inhibit flag.
+    if (expects_response && (is_read || is_write)) {
+        state = new MemCheckerMonitorSenderState(0);
+        pkt->pushSenderState(state);
+    }
+
+    // Attempt to send the packet (always succeeds for inhibited
+    // packets)
+    bool successful = masterPort.sendTimingReq(pkt);
+
+    // If not successful, restore the sender state
+    if (!successful && expects_response && (is_read || is_write)) {
+        delete pkt->popSenderState();
+    }
+
+    if (successful && expects_response) {
+        if (is_read) {
+            MemChecker::Serial serial = memchecker->startRead(curTick(),
+                                                              addr,
+                                                              size);
+
+            // At the time where we push the sender-state, we do not yet know
+            // the serial the MemChecker class will assign to this request. We
+            // cannot call startRead at the time we push the sender-state, as
+            // the masterPort may not be successful in executing sendTimingReq,
+            // and in case of a failure, we must not modify the state of the
+            // MemChecker.
+            //
+            // Once we know that sendTimingReq was successful, we can set the
+            // serial of the newly constructed sender-state. This is legal, as
+            // we know that nobody else will touch nor is responsible for
+            // deletion of our sender-state.
+            state->serial = serial;
+
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Forwarded read request: serial = %d, addr = %#llx, "
+                    "size = %d\n",
+                    serial, addr, size);
+        } else if (is_write) {
+            MemChecker::Serial serial = memchecker->startWrite(curTick(),
+                                                               addr,
+                                                               size,
+                                                               pkt_data.get());
+
+            state->serial = serial;
+
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Forwarded write request: serial = %d, addr = %#llx, "
+                    "size = %d\n",
+                    serial, addr, size);
+        } else {
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Forwarded non read/write request: addr = %#llx\n", addr);
+        }
+    } else if (successful) {
+        DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                "Forwarded inhibited request: addr = %#llx\n", addr);
+    }
+
+    return successful;
+}
+
+bool
+MemCheckerMonitor::recvTimingResp(PacketPtr pkt)
+{
+    // should always see responses
+    assert(pkt->isResponse());
+
+    // Store relevant fields of packet, because packet may be modified
+    // or even deleted when sendTiming() is called.
+    bool is_read = pkt->isRead() && !pkt->req->isPrefetch();
+    bool is_write = pkt->isWrite();
+    bool is_failed_LLSC = pkt->isLLSC() && pkt->req->getExtraData() == 0;
+    unsigned size = pkt->getSize();
+    Addr addr = pkt->getAddr();
+    std::unique_ptr<uint8_t> pkt_data;
+    MemCheckerMonitorSenderState* received_state = NULL;
+
+    if (is_read) {
+        // On receipt of a response, only need to allocate pkt_data if this is
+        // a read. For writes, we have already given the MemChecker the data on
+        // the request, so it doesn't make sense to allocate on write.
+        pkt_data.reset(new uint8_t[size]);
+        memcpy(pkt_data.get(), pkt->getConstPtr<uint8_t*>(), size);
+    }
+
+    if (is_read || is_write) {
+        received_state =
+            dynamic_cast<MemCheckerMonitorSenderState*>(pkt->senderState);
+
+        // Restore initial sender state
+        panic_if(received_state == NULL,
+                 "Monitor got a response without monitor sender state\n");
+
+        // Restore the state
+        pkt->senderState = received_state->predecessor;
+    }
+
+    // Attempt to send the packet
+    bool successful = slavePort.sendTimingResp(pkt);
+
+    // If packet successfully send, complete transaction in MemChecker
+    // instance, and delete sender state, otherwise restore state.
+    if (successful) {
+        if (is_read) {
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Received read response: serial = %d, addr = %#llx, "
+                    "size = %d\n",
+                    received_state->serial, addr, size);
+
+            bool result = memchecker->completeRead(received_state->serial,
+                                                   curTick(),
+                                                   addr,
+                                                   size,
+                                                   pkt_data.get());
+
+            if (!result) {
+                warn("%s: read of %#llx @ cycle %d failed:\n%s\n",
+                     name(),
+                     addr, curTick(),
+                     memchecker->getErrorMessage().c_str());
+
+                panic_if(!warnOnly, "MemChecker violation!");
+            }
+
+            delete received_state;
+        } else if (is_write) {
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Received write response: serial = %d, addr = %#llx, "
+                    "size = %d\n",
+                    received_state->serial, addr, size);
+
+            if (is_failed_LLSC) {
+                // The write was not successful, let MemChecker know.
+                memchecker->abortWrite(received_state->serial,
+                                       addr,
+                                       size);
+            } else {
+                memchecker->completeWrite(received_state->serial,
+                                          curTick(),
+                                          addr,
+                                          size);
+            }
+
+            delete received_state;
+        } else {
+            DPRINTF(MemCheckerMonitor,
+                    "Received non read/write response: addr = %#llx\n", addr);
+        }
+    } else if (is_read || is_write) {
+        // Don't delete anything and let the packet look like we
+        // did not touch it
+        pkt->senderState = received_state;
+    }
+
+    return successful;
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt)
+{
+    slavePort.sendTimingSnoopReq(pkt);
+}
+
+bool
+MemCheckerMonitor::recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt)
+{
+    return masterPort.sendTimingSnoopResp(pkt);
+}
+
+bool
+MemCheckerMonitor::isSnooping() const
+{
+    // check if the connected master port is snooping
+    return slavePort.isSnooping();
+}
+
+AddrRangeList
+MemCheckerMonitor::getAddrRanges() const
+{
+    // get the address ranges of the connected slave port
+    return masterPort.getAddrRanges();
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvRetryMaster()
+{
+    slavePort.sendRetry();
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvRetrySlave()
+{
+    masterPort.sendRetry();
+}
+
+void
+MemCheckerMonitor::recvRangeChange()
+{
+    slavePort.sendRangeChange();
+}
diff --git a/src/mem/mem_checker_monitor.hh b/src/mem/mem_checker_monitor.hh
new file mode 100644 (file)
index 0000000..15e5b96
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,240 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2012-2014 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
+ * met: redistributions of source code must retain the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer;
+ * redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ * notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ * documentation and/or other materials provided with the distribution;
+ * neither the name of the copyright holders nor the names of its
+ * contributors may be used to endorse or promote products derived from
+ * this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
+ * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (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: Thomas Grass
+ *          Andreas Hansson
+ *          Marco Elver
+ */
+
+#ifndef __MEM_MEM_CHECKER_MONITOR_HH__
+#define __MEM_MEM_CHECKER_MONITOR_HH__
+
+#include "base/statistics.hh"
+#include "mem/mem_checker.hh"
+#include "mem/mem_object.hh"
+#include "params/MemCheckerMonitor.hh"
+#include "sim/system.hh"
+
+/**
+ * Implements a MemChecker monitor, to be inserted between two ports.
+ */
+class MemCheckerMonitor : public MemObject
+{
+  public:
+
+    /** Parameters of memchecker monitor */
+    typedef MemCheckerMonitorParams Params;
+    const Params* params() const
+    { return reinterpret_cast<const Params*>(_params); }
+
+    /**
+     * Constructor based on the Python params
+     *
+     * @param params Python parameters
+     */
+    MemCheckerMonitor(Params* params);
+
+    /** Destructor */
+    ~MemCheckerMonitor();
+
+    virtual BaseMasterPort& getMasterPort(const std::string& if_name,
+                                          PortID idx = InvalidPortID);
+
+    virtual BaseSlavePort& getSlavePort(const std::string& if_name,
+                                        PortID idx = InvalidPortID);
+
+    virtual void init();
+
+  private:
+
+    struct MemCheckerMonitorSenderState : public Packet::SenderState
+    {
+        MemCheckerMonitorSenderState(MemChecker::Serial _serial)
+            : serial(_serial)
+        {}
+
+        MemChecker::Serial serial;
+    };
+
+    /**
+     * This is the master port of the communication monitor. All recv
+     * functions call a function in MemCheckerMonitor, where the
+     * send function of the slave port is called. Besides this, these
+     * functions can also perform actions for capturing statistics.
+     */
+    class MonitorMasterPort : public MasterPort
+    {
+
+      public:
+
+        MonitorMasterPort(const std::string& _name, MemCheckerMonitor& _mon)
+            : MasterPort(_name, &_mon), mon(_mon)
+        { }
+
+      protected:
+
+        void recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt)
+        {
+            mon.recvFunctionalSnoop(pkt);
+        }
+
+        Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt)
+        {
+            return mon.recvAtomicSnoop(pkt);
+        }
+
+        bool recvTimingResp(PacketPtr pkt)
+        {
+            return mon.recvTimingResp(pkt);
+        }
+
+        void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt)
+        {
+            mon.recvTimingSnoopReq(pkt);
+        }
+
+        void recvRangeChange()
+        {
+            mon.recvRangeChange();
+        }
+
+        bool isSnooping() const
+        {
+            return mon.isSnooping();
+        }
+
+        void recvRetry()
+        {
+            mon.recvRetryMaster();
+        }
+
+      private:
+
+        MemCheckerMonitor& mon;
+
+    };
+
+    /** Instance of master port, facing the memory side */
+    MonitorMasterPort masterPort;
+
+    /**
+     * This is the slave port of the communication monitor. All recv
+     * functions call a function in MemCheckerMonitor, where the
+     * send function of the master port is called. Besides this, these
+     * functions can also perform actions for capturing statistics.
+     */
+    class MonitorSlavePort : public SlavePort
+    {
+
+      public:
+
+        MonitorSlavePort(const std::string& _name, MemCheckerMonitor& _mon)
+            : SlavePort(_name, &_mon), mon(_mon)
+        { }
+
+      protected:
+
+        void recvFunctional(PacketPtr pkt)
+        {
+            mon.recvFunctional(pkt);
+        }
+
+        Tick recvAtomic(PacketPtr pkt)
+        {
+            return mon.recvAtomic(pkt);
+        }
+
+        bool recvTimingReq(PacketPtr pkt)
+        {
+            return mon.recvTimingReq(pkt);
+        }
+
+        bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt)
+        {
+            return mon.recvTimingSnoopResp(pkt);
+        }
+
+        AddrRangeList getAddrRanges() const
+        {
+            return mon.getAddrRanges();
+        }
+
+        void recvRetry()
+        {
+            mon.recvRetrySlave();
+        }
+
+      private:
+
+        MemCheckerMonitor& mon;
+
+    };
+
+    /** Instance of slave port, i.e. on the CPU side */
+    MonitorSlavePort slavePort;
+
+    void recvFunctional(PacketPtr pkt);
+
+    void recvFunctionalSnoop(PacketPtr pkt);
+
+    Tick recvAtomic(PacketPtr pkt);
+
+    Tick recvAtomicSnoop(PacketPtr pkt);
+
+    bool recvTimingReq(PacketPtr pkt);
+
+    bool recvTimingResp(PacketPtr pkt);
+
+    void recvTimingSnoopReq(PacketPtr pkt);
+
+    bool recvTimingSnoopResp(PacketPtr pkt);
+
+    AddrRangeList getAddrRanges() const;
+
+    bool isSnooping() const;
+
+    void recvRetryMaster();
+
+    void recvRetrySlave();
+
+    void recvRangeChange();
+
+    bool warnOnly;
+
+    MemChecker *memchecker;
+};
+
+#endif //__MEM_MEM_CHECKER_MONITOR_HH__