kvm: Add support for multi-system simulation

The introduction of parallel event queues added most of the support
needed to run multiple VMs (systems) within the same gem5
instance. This changeset fixes up signal delivery so that KVM's
control signals are delivered to the thread that executes the CPU's
event queue. Specifically:

  * Timers and counters are now initialized from a separate method
    (startupThread) that is scheduled as the first event in the
    thread-specific event queue. This ensures that they are
    initialized from the thread that is going to execute the CPUs
    event queue and enables signal delivery to the right thread when
    exiting from KVM.

  * The POSIX-timer-based KVM timer (used to force exits from KVM) has
    been updated to deliver signals to the thread that's executing KVM
    instead of the process (thread is undefined in that case). This
    assumes that the timer is instantiated from the thread that is
    going to execute the KVM vCPU.

  * Signal masking is now done using pthread_sigmask instead of
    sigprocmask. The behavior of the latter is undefined in threaded
    applications.

  * Since signal masks can be inherited, make sure to actively unmask
    the control signals when setting up the KVM signal mask.

There are currently no facilities to multiplex between multiple KVM
CPUs in the same event queue, we are therefore limited to
configurations where there is only one KVM CPU per event queue. In
practice, this means that multi-system configurations can be
simulated, but not multiple CPUs in a shared-memory configuration.

arm: Bump stats after FS config script update

This patch updates the stats to reflect the change in kernel options
needed for armv8 (but used for all FS regressions).

arm: armv8 boot options to enable v8

Modifies FSConfig.py to enable ARMv8 compatibility.
To boot gem5 with ARMv8:
   Download the v8 kernel, .dtb file, and root FS from: http://gem5.org/Download
   Download the ARMv8 toolchain, and add the bin dir to your path:
       http://www.linaro.org/engineering/engineering-projects/armv8
   Build gem5 for ARM
   Build the v8 bootloader (in gem5/system/arm/aarch64_bootloader)
   Make script in gem5/system/arm/aarch64_bootloader will require v8 toolchain,
   drop the produced boot_emm.arm64 in $(M5_PATH)/binaries/
Run:
   $ build/ARM/gem5.fast configs/example/fs.py --machine-type=VExpress_EMM64 \
     --kernel=/path/to/kernel/vmlinux-linaro-tracking \
     --dtb-filename=/path/to/dtb/rtsm_ve-aemv8a.dtb \
     --disk-image=/path/to/img/linaro-minimal-armv8.img

mem: Fix bug in PhysicalMemory use of mmap and munmap

This patch fixes a bug in how physical memory used to be mapped and
unmapped. Previously we unmapped and re-mapped if restoring from a
checkpoint. However, we never checked that the new mapping was
actually the same, it was just magically working as the OS seems to
fairly reliably give us the same chunk back. This patch fixes this
issue by relying entirely on the mmap call in the constructor.

dev: Include basic devices in NULL ISA build

This patch enbles use of the basic PIO devices as part of the NULL
build. Although it might seem counter intuitive to have a PIO device
without being able to execute a driver, this change enables us to
break a device class hierarchy into an ISA-agnostic part, and an
ISA-specific part, without requiring multiple-inheritance. The
ISA-agnostic base class is a PIO device, but does not make use of the
port.

scons: Add PROTOC from the environment

This patch adds PROTOC to the build environment.

mem: Filter cache snoops based on address ranges

This patch adds a filter to the cache to drop snoop requests that are
not for a range covered by the cache. This fixes an issue observed
when multiple caches are placed in parallel, covering different
address ranges. Without this patch, all the caches will forward the
snoop upwards, when only one should do so.

mem: Add a wrapped DRAMSim2 memory controller

This patch adds DRAMSim2 as a memory controller by wrapping the
external library and creating a sublass of AbstractMemory that bridges
between the semantics of gem5 and the DRAMSim2 interface.

The DRAMSim2 wrapper extracts the clock period from the config
file. There is no way of extracting this information from DRAMSim2
itself, so we simply read the same config file and get it from there.

To properly model the response queue, the wrapper keeps track of how
many transactions are in the actual controller, and how many are
stacking up waiting to be sent back as responses (in the wrapper). The
latter requires us to move away from the queued port and manage the
packets ourselves. This is due to DRAMSim2 not having any flow control
on the response path.

DRAMSim2 assumes that the transactions it is given are matching the
burst size of the choosen memory. The wrapper checks to ensure the
cache line size of the system matches the burst size of DRAMSim2 as
there are currently no provisions to split the system requests. In
theory we could allow a cache line size smaller than the burst size,
but that would lead to inefficient use of the DRAM, so for not we
fatal also in this case.

util: Enhance the error messages for packet encode/decode

This patch adds a more verbose error message when the Python protobuf
module cannot be loaded.

mem: Fix input to DPRINTF in CommMonitor

Minor fix of the debug message parameters.

stats: updates due to branch predictor warming

Added tag stable_2014_02_15 to the changeset 459491344fcf

cpu: simple: Add support for using branch predictors

This changesets adds branch predictor support to the
BaseSimpleCPU. The simple CPUs normally don't need a branch predictor,
however, there are at least two cases where it can be desirable:

  1) A simple CPU can be used to warm the branch predictor of an O3
     CPU before switching to the slower O3 model.

  2) The simple CPU can be used as a quick way of evaluating/debugging
     new branch predictors since it exposes branch predictor
     statistics.

Limitations:
  * Since the simple CPU doesn't speculate, only one instruction will
    be active in the branch predictor at a time (i.e., the branch
    predictor will never see speculative branches).

  * The outcome of a branch prediction does not affect the performance
    of the simple CPU.

base: calls abort() from fatal
Currently fatal() ends the simulation in a normal fashion.  This results in
the call stack getting lost when using a debugger and it is not always
possible to debug the simulation just from the information provided by the
printed error message.  Even though the error is likely due to a user's fault,
the information available should not be thrown away.  Hence, this patch to
call abort() from fatal().

ruby: memory controller: use MemoryNode *

x86: Fix x87 state transfer bug

Changeset 7274310be1bb (isa: clean up register constants) increased
the value of NumFloatRegs, which triggered a bug in
X86ISA::copyRegs(). This bug is caused by the x87 stack being copied
twice since register indexes past NUM_FLOATREGS are mapped into the
x87 stack relative to the top of the stack, which is undefined when
the copy takes place.

This changeset updates the copyRegs() function to use access registers
using the non-flattening interface, which guarantees that undesirable
register folding does not happen.

x86, kvm: Fix bug in the RFlags get and set functions

The getRFlags and setRFlags utility functions were not updated
correctly when condition registers were separated into their own
register class. This lead to incorrect state transfer in calls from
kvm into the simulator (e.g., m5 readfile ended up in an infinite
loop) and when switching CPUs. This patch makes these utility
functions use getCCReg and setCCReg instead of getIntReg and setIntReg
which read and write the integer registers.

Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>

config: correct bug in x86 drive sys instantiation

unittest: Fix build errors

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mem: Add additional tolerance to stride prefetcher
Forces the prefetcher to mispredict twice in a row before resetting the
confidence of prefetching.  This helps cases where a load PC strides by a
constant factor, however it may operate on different arrays at times.
Avoids the cost of retraining.  Primarily helps with small iteration loops.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mem: Allowed tagged instruction prefetching in stride prefetcher
For systems with a tightly coupled L2, a stride-based prefetcher may observe
access requests from both instruction and data L1 caches.  However, the PC
address of an instruction miss gives no relevant training information to the
stride based prefetcher(there is no stride to train).  In theses cases, its
better if the L2 stride prefetcher simply reverted back to a simple N-block
ahead prefetcher.  This patch enables this option.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mem: prefetcher: add options, support for unaligned addresses

This patch extends the classic prefetcher to work on non-block aligned
addresses.  Because the existing prefetchers in gem5 mask off the lower
address bits of cache accesses, many predictable strides fail to be
detected.  For example, if a load were to stride by 48 bytes, with 64 byte
cachelines, the current stride based prefetcher would see an access pattern
of 0, 64, 64, 128, 192.... Thus not detecting a constant stride pattern.  This
patch fixes this, by training the prefetcher on access and not masking off the
lower address bits.

It also adds the following configuration options:
1) Training/prefetching only on cache misses,
2) Training/prefetching only on data acceses,
3) Optionally tagging prefetches with a PC address.
#3 allows prefetchers to train off of prefetch requests in systems with
multiple cache levels and PC-based prefetchers present at multiple levels.
It also effectively allows a pipelining of prefetch requests (like in POWER4)
across multiple levels of cache hierarchy.

Improves performance on my gem5 configuration by 4.3% for SPECINT and 4.7%  for SPECFP (geomean).

cpu: fix bug when TrafficGen deschedules event

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

arm: Enable umask syscall in SE mode

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

base: Fix race condition in the socket listen function

gem5 makes the incorrect assumption that by binding a socket, it
effectively has allocated a port. Linux only allocates ports once you call
listen on the given socket, not when you call bind.  So even if the port was
free when bind was called, another process (gem5 instance) could race in
between the bind & listen calls and steal the port. In the current code, if
the call to bind fails due to the port being in use (EADDRINUSE), gem5 retries
for a different port.  However if listen fails, gem5 just panics. The fix is
testing the return value of listen and re-trying if it was due to EADDRINUSE.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mem: Remove redundant findVictim() input argument
The patch
(1) removes the redundant writeback argument from findVictim()
(2) fixes the description of access() function

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mem: Fixes a bug in simple_dram write merging
Fixes updating the value of size in the write merge function.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

x86: add a warning about the number of memory controllers
When memory size > 3GB, print a warning that twice the number of memory
controllers would be created.

x86: use lfpimm instead of limm for fptan

x86: implements  x87 add/sub instructions

x86: implements fxch instruction.

x86: correct error in emms instruction.

config: allow more than 3GB of memory for x86 simulations
This patch edits the configuration files so that x86 simulations can have
more than 3GB of memory.  It also corrects a bug in the MemConfig.py script.

stats: update sparc fs stats

stats: update eio stats for recent changes

stats: update stats for ARMv8 changes

arm: Add support for ARMv8 (AArch64 & AArch32)

Note: AArch64 and AArch32 interworking is not supported. If you use an AArch64
kernel you are restricted to AArch64 user-mode binaries. This will be addressed
in a later patch.

Note: Virtualization is only supported in AArch32 mode. This will also be fixed
in a later patch.

Contributors:
Giacomo Gabrielli    (TrustZone, LPAE, system-level AArch64, AArch64 NEON, validation)
Thomas Grocutt       (AArch32 Virtualization, AArch64 FP, validation)
Mbou Eyole           (AArch64 NEON, validation)
Ali Saidi            (AArch64 Linux support, code integration, validation)
Edmund Grimley-Evans (AArch64 FP)
William Wang         (AArch64 Linux support)
Rene De Jong         (AArch64 Linux support, performance opt.)
Matt Horsnell        (AArch64 MP, validation)
Matt Evans           (device models, code integration, validation)
Chris Adeniyi-Jones  (AArch64 syscall-emulation)
Prakash Ramrakhyani  (validation)
Dam Sunwoo           (validation)
Chander Sudanthi     (validation)
Stephan Diestelhorst (validation)
Andreas Hansson      (code integration, performance opt.)
Eric Van Hensbergen  (performance opt.)
Gabe Black

stats: update stats for cache occupancy and clock domain changes

arch: Make all register index flattening const

This patch makes all the register index flattening methods const for
all the ISAs. As part of this, readMiscRegNoEffect for ARM is also
made const.

checker: CheckerCPU handling of MiscRegs was incorrect

The CheckerCPU model in pre-v8 code was not checking the
updates to miscellaneous registers due to some methods
for setting misc regs were not instrumented.  The v8 patches
exposed this by calling the instrumented misc reg update
methods and then invoking the checker before the main CPU had
updated its misc regs, leading to false positives about
register mismatches. This patch fixes the non-instrumented
misc reg update methods and places calls to the checker in
the proper places in the O3 model.

arch, cpu: Add support for flattening misc register indexes.

With ARMv8 support the same misc register id  results in accessing different
registers depending on the current mode of the processor. This patch adds
the same orthogonality to the misc register file as the others (int, float, cc).
For all the othre ISAs this is currently a null-implementation.

Additionally, a system variable is added to all the ISA objects.

cpu: Add support for Memory+Barrier instruction types in O3 cpu.

cpu: Add support for instructions that zero cache lines.

cpu: Add CPU support for generatig wake up events when LLSC adresses are snooped.

This patch add support for generating wake-up events in the CPU when an address
that is currently in the exclusive state is hit by a snoop. This mechanism is required
for ARMv8 multi-processor support.

mem: Add  flag to request if it was generated by a page table walk

mem: Add support for a security bit in the memory system

This patch adds the basic building blocks required to support e.g. ARM
TrustZone by discerning secure and non-secure memory accesses.

sim: Add openat/fstatat syscalls and fix mremap

This patch adds support for the openat and fstatat syscalls and
broadens the support for mremap to make it work on OS X.

mem: Remove explict cast from memhelper.

Previously we were casting the result type to the the memory type which
is incorrect for things like dual-memory operations which still return a
single result.

Cache: Collect very basic stats on tag and data accesses

Adds very basic statistics on the number of tag and data accesses within the
cache, which is important for power modelling.  For the tags, simply count
the associativity of the cache each time.  For the data, this depends on
whether tags and data are accessed sequentially, which is given by a new
parameter.  In the parallel case, all data blocks are accessed each time, but
with sequential accesses, a single data block is accessed only on a hit.

mem: per-thread cache occupancy and per-block ages

This patch enables tracking of cache occupancy per thread along with
ages (in buckets) per cache blocks.  Cache occupancy stats are
recalculated on each stat dump.

base: add support for probe points and common probes

The probe patch is motivated by the desire to move analytical and trace code
away from functional code. This is achieved by the probe interface which is
essentially a glorified observer model.

What this means to users:
* add a probe point and a "notify" call at the source of an "event"
* add an isolated module, that is being used to carry out *your* analysis (e.g. generate a trace)
* register that module as a probe listener
Note: an example is given for reference in src/cpu/o3/simple_trace.[hh|cc] and src/cpu/SimpleTrace.py

What is happening under the hood:
* every SimObject maintains has a ProbeManager.
* during initialization (src/python/m5/simulate.py) first regProbePoints and
  the regProbeListeners is called on each SimObject.  this hooks up the probe
  point notify calls with the listeners.

FAQs:
Why did you develop probe points:
* to remove trace, stats gathering, analytical code out of the functional code.
* the belief that probes could be generically useful.

What is a probe point:
* a probe point is used to notify upon a given event (e.g. cpu commits an instruction)

What is a probe listener:
* a class that handles whatever the user wishes to do when they are notified
  about an event.

What can be passed on notify:
* probe points are templates, and so the user can generate probes that pass any
  type of argument (by const reference) to a listener.

What relationships can be generated (1:1, 1:N, N:M etc):
* there isn't a restriction. You can hook probe points and listeners up in a
  1:1, 1:N, N:M relationship. They become useful when a number of modules
  listen to the same probe points. The idea being that you can add a small
  number of probes into the source code and develop a larger number of useful
  analysis modules that use information passed by the probes.

Can you give examples:
* adding a probe point to the cpu's commit method allows you to build a trace
  module (outputting assembler), you could re-use this to gather instruction
  distribution (arithmetic, load/store, conditional, control flow) stats.

Why is the probe interface currently restricted to passing a const reference:
* the desire, initially at least, is to allow an interface to observe
  functionality, but not to change functionality.
* of course this can be subverted by const-casting.

What is the performance impact of adding probes:
* when nothing is actively listening to the probes they should have a
  relatively minor impact. Profiling has suggested even with a large number of
  probes (60) the impact of them (when not active) is very minimal (<1%).

sim: Expose the current voltage for each object as a stat

sim: Expose the current clock period as a stat

This patch adds observability to the clock period of the clock domains
by including it as a stat.

As a result of adding this, the regressions will be updated in a
separate patch.

mem: track per-request latencies and access depths in the cache hierarchy

Add some values and methods to the request object to track the translation
and access latency for a request and which level of the cache hierarchy responded
to the request.

config: Make the Clock a Tick parameter like Latency/Frequency

This patch makes the Clock a TickParamValue just like
Latency/Frequency. There is no longer any need to distinguish it
(originally needed to support multiplication).

x86: Fix memory leak in table walker

This patch fixes a memory leak in the table walker, by ensuring that
the sender state is deleted again if the request packet cannot be
successfully sent.

cpu: Relax check on squashed non-speculative instructions

This patch relaxes the check performed when squashing non-speculative
instructions, as it caused problems with loads that were marked ready,
and then stalled on a blocked cache. The assertion is now allowing
memory references to be non-faulting.

util: updated Streamline flow to support ARM DS-5 v5.17 protocol

The previous flow supported ARM DS-5 v5.13 protocol.

cpu: remove faulty simpoint basic block inst count assertion

This patch removes an assertion in the simpoint profiling code that
asserts that a previously-seen basic block has the exact same number
of instructions executed as before. This can be false if the basic
block generates aborts or takes interrupts at different locations
within the basic block. The basic block profiling are not affected
significantly as these events are rare in general.

ruby: remove unused label no_vector

stats: updates due to changes to ruby

ruby: move all statistics to stats.txt, eliminate ruby.stats

stats: add function for adding two histograms
This patch adds a function to the HistStor class for adding two histograms.
This functionality is required for Ruby.  It also adds support for printing
histograms in a single line.

ruby: fix bug introduced to revision 8523754f8885

ruby: slicc: remove variable 'addr' used in calls to doTransition
This variable causes trouble if a variable of same name is declared in a
protocol file. Hence it is being eliminated.

ruby: add a three level MESI protocol.

The first two levels (L0, L1) are private to the core, the third level (L2)is
possibly shared. The protocol supports clustered designs.  For example, one
can have two sets of two cores. Each core has an L0 and L1 cache. There are
two L2 controllers where each set accesses only one of the L2 controllers.

ruby: rename MESI_CMP_directory to MESI_Two_Level

This is because the next patch introduces a three level hierarchy.

--HG--
rename : build_opts/ALPHA_MESI_CMP_directory => build_opts/ALPHA_MESI_Two_Level
rename : build_opts/X86_MESI_CMP_directory => build_opts/X86_MESI_Two_Level
rename : configs/ruby/MESI_CMP_directory.py => configs/ruby/MESI_Two_Level.py
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-L1cache.sm => src/mem/protocol/MESI_Two_Level-L1cache.sm
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-L2cache.sm => src/mem/protocol/MESI_Two_Level-L2cache.sm
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-dir.sm => src/mem/protocol/MESI_Two_Level-dir.sm
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-dma.sm => src/mem/protocol/MESI_Two_Level-dma.sm
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-msg.sm => src/mem/protocol/MESI_Two_Level-msg.sm
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory.slicc => src/mem/protocol/MESI_Two_Level.slicc
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/config.ini => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/config.ini
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/ruby.stats => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/ruby.stats
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simerr => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simerr
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simout => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simout
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/stats.txt => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/stats.txt
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/system.pc.com_1.terminal => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/x86/linux/pc-simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/system.pc.com_1.terminal
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/config.ini => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/config.ini
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/ruby.stats => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/ruby.stats
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simerr => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simerr
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simout => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simout
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/stats.txt => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/linux/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/stats.txt
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/config.ini => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/config.ini
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/ruby.stats => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/ruby.stats
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simerr => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simerr
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/simout => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/simout
rename : tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_CMP_directory/stats.txt => tests/quick/se/00.hello/ref/alpha/tru64/simple-timing-ruby-MESI_Two_Level/stats.txt
rename : tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_CMP_directory/config.ini => tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_Two_Level/config.ini
rename : tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_CMP_directory/ruby.stats => tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_Two_Level/ruby.stats
rename : tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_CMP_directory/simerr => tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_Two_Level/simerr
rename : tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_CMP_directory/simout => tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_Two_Level/simout
rename : tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_CMP_directory/stats.txt => tests/quick/se/50.memtest/ref/alpha/linux/memtest-ruby-MESI_Two_Level/stats.txt
rename : tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_CMP_directory/config.ini => tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_Two_Level/config.ini
rename : tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_CMP_directory/ruby.stats => tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_Two_Level/ruby.stats
rename : tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_CMP_directory/simerr => tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_Two_Level/simerr
rename : tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_CMP_directory/simout => tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_Two_Level/simout
rename : tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_CMP_directory/stats.txt => tests/quick/se/60.rubytest/ref/alpha/linux/rubytest-ruby-MESI_Two_Level/stats.txt

ruby: remove cntrl_id from python config scripts.

ruby: add support for clusters

A cluster over here means a set of controllers that can be accessed only by a
certain set of cores.  For example,  consider a two level hierarchy. Assume
there are 4 L1 controllers (private) and 2 L2 controllers.  We can have two
different hierarchies here:

a. the address space is partitioned between the two L2 controllers.  Each L1
controller accesses both the L2 controllers.  In this case, each L1 controller
is a cluster initself.

b. both the L2 controllers can cache any address.  An L1 controller has access
to only one of the L2 controllers.  In this case, each L2 controller
along with the L1 controllers that access it, form a cluster.

This patch allows for each controller to have a cluster ID, which is 0 by
default.  By setting the cluster ID properly,  one can instantiate hierarchies
with clusters.  Note that the coherence protocol might have to be changed as
well.

ruby: some small changes

config, x86: move kernel specification from tests to FSConfig.py

For some reason, the default x86 kernel is specified in
tests/configs/x86_generic.py and not in configs/common/FSConfig.py,
where the kernels for all the other ISAs are.  This means that
running configs/example/fs.py for x86 fails because no kernel
is specified.  Moving the specification over fixes this problem.

There is another problem that this uncovers, which is that going
past the init stage (i.e., past where the regression test stops)
fails because the fsck test on the disk device fails, but that's
a separate issue.

python: provide better error message for wrapped C++ methods

If you successfully export a C++ SimObject method, but try to
invoke it from Python before the C++ object is created, you
get a confusing error that says the attribute does not exist,
making you question whether you successfully exported the
method at all.  In reality, your only problem is that you're
calling the method too soon.  This patch enhances the error
message to give you a better clue.

python: don't die on assignment to cloned object

Updating the SimObject topology of a cloned hierarchy is a little
dangerous, in that cloning is a "deep copy" and the clone does not
inherit SimObject updates the same way it would inherit scalar
variable assignments.

However, because of various SimObject-valued proxy parameters,
like 'memories', 'clk_domain', and 'system', it turns out that
there are a number of implicit topology changes that happen at
instantiation, which means that these changes are impossible to
avoid.  So in order to make cloning systems useful, this error
has to go.  Changing it to a warning produces a lot of noise,
so it seems best just to delete it.

sim: Add support for dynamic frequency scaling
This patch provides support for DFS by having ClockedObjects register
themselves with their clock domain at construction time in a member list.
Using this list, a clock domain can update each member's tick to the
curTick() before modifying the clock period.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

mips: Floating point convert bug fix

In mips architecture, floating point convert instructions use the
FloatConvertOp format defined in src/arch/mips/isa/formats/fp.isa. The type
of the operands in the ISA description file (_sw for signed word, or _sf for
signed float, etc.) is  used to create a type for the operand in C++. Then the
operand is converted using the fpConvert() function in src/arch/mips/utility.cc.

If we are converting from a word to a float, and we want to convert 0xffffffff,
we expect -1 to be passed into fpConvert(). Instead, we see MAX_INT passed in.
Then fpConvert() converts _val_ to MAX_INT in single-precision floating point,
and we get the wrong value.

To fix it, the signs of the convert operands are being changed from unsigned to
signed in the MIPS ISA description.

Then, the FloatConvertOp format is being changed to insert a int32_t into the
C++ code instead of a uint32_t.

Committed by: Nilay Vaish <nilay@cs.wisc.edu>

stats: updates due to bug fixed in mesi coherence protocol

ruby: fix bugs in mesi cmp directory protocol
This patch fixes couple of bugs in the L2 controller of the mesi cmp
directory protocol.

1. The state MT_I was transitioning to NP on receiving a clean writeback
from the L1 controller.  This patch makes it inform the directory controller
about the writeback.

2. The L2 controller was sending the dirty bit to the L1 controller and the
L2 controller used writeback from the L1 controller to update the dirty bit
unconditionally.  Now, the L1 controller always assumes that the incoming
data is clean.  The L2 controller updates the dirty bit only when the L1
controller writes to the block.

3. Certain unused functions and events are being removed.

ruby: slicc: replace max_in_port_rank with number of inports

This patch replaces max_in_port_rank with the number of inports.  The use of
max_in_port_rank was causing spurious re-builds and incorrect initialization
of variables in ruby related regression tests.  This was due to the variable
value being used across threads while compiling when it was not meant to be.

Since the number of inports is state machine specific value, this problem
should get solved.

ruby: declare variables to be unsigned in Address.hh

ruby: mesi: remove owner and sharer fields from directory tags

The directory controller should not have the sharer field since there is
only one level 2 cache. Anyway the field was not in use.  The owner field
was being used to track the l2 cache version (in case of distributed l2) that
has the cache block under consideration.  The information is not required
since the version of the level 2 cache can be obtained from a subset of the
address bits.

sim: reset stats after startup
Currently statistics are reset after the initial / checkpoint state
has been loaded. But ruby does some checkpoint processing in its
startup() function. So the stats need to be reset after the startup()
function has been called. This patch moves the class to stats.reset()
to achieve this change in functionality.

cpu: call BaseCPU startup() function in o3 cpu

util: update checkpoint aggregation script
The checkpoint aggregation script had become outdated due to numerous changes
to checkpoints over the past couple of years.  This updates the script.  It
now supports aggregation for x86 architecture instead of alpha.  Also a couple
of new options have been added that specify the size of the memory file to be
created and whether or not the memory file should be compressed.

base: Fix race in PollQueue and remove SIGALRM workaround

There is a race between enabling asynchronous IO for a file descriptor
and IO events happening on that descriptor. A SIGIO won't normally be
delivered if an event is pending when asynchronous IO is
enabled. Instead, the signal will be raised the next time there is an
event on the FD. This changeset simulates a SIGIO by setting the
async_io flag when setting up asynchronous IO for an FD. This causes
the main event loop to poll all file descriptors to check for pending
IO. As a consequence of this, the old SIGALRM hack should no longer be
needed and is therefore removed.

base: Clean up signal handling

The PollEvent class dynamically installs a SIGIO and SIGALRM handler
when a file handler is registered. Most signal handlers currently get
registered in the initSignals() function. This changeset moves the
SIGIO/SIGALRM handlers to initSignals() to live with the other signal
handlers. The original code installs SIGIO and SIGALRM with the
SA_RESTART option to prevent syscalls from returning EINTR. This
changeset consistently uses this flag for all signal handlers to
ensure that other signals that trigger asynchronous behavior (e.g.,
statistics dumping) do not cause undesirable EINTR returns.

stats: updates due to changes to ticksToCycles()

sim: correct ticksToCycles() function.

kvm: Set the perf exclude_host attribute if available

The performance counting framework in Linux 3.2 and onwards supports
an attribute to exclude events generated by the host when running
KVM. Setting this attribute allows us to get more reliable
measurements of the guest machine. For example, on a highly loaded
system, the instruction counts from the guest can be severely
distorted by the host kernel (e.g., by page fault handlers).

This changeset introduces a check for the attribute and enables it in
the KVM CPU if present.

x86: Implementation of Int3 and Int_Ib in long mode

This is an implementation of the x86 int3 and int immediate
instructions for long mode according to 'AMD64 Programmers Manual
Volume 3'.

kvm: Remove the unused hostFreq member from BaseKvmCPU

sim: simulate with multiple threads and event queues
This patch adds support for simulating with multiple threads, each of
which operates on an event queue.  Each sim object specifies which eventq
is would like to be on.  A custom barrier implementation is being added
using which eventqs synchronize.

The patch was tested in two different configurations:
1. ruby_network_test.py: in this simulation L1 cache controllers receive
   requests from the cpu. The requests are replied to immediately without
   any communication taking place with any other level.
2. twosys-tsunami-simple-atomic: this configuration simulates a client-server
   system which are connected by an ethernet link.

We still lack the ability to communicate using message buffers or ports. But
other things like simulation start and end, synchronizing after every quantum
are working.

Committed by: Nilay Vaish

cpu: allow the fetch buffer to be smaller than a cache line

the current implementation of the fetch buffer in the o3 cpu
is only allowed to be the size of a cache line. some
architectures, e.g., ARM, have fetch buffers smaller than a cache
line, see slide 22 at:
http://www.arm.com/files/pdf/at-exploring_the_design_of_the_cortex-a15.pdf

this patch allows the fetch buffer to be set to values smaller
than a cache line.

cpu: Fix Checker register index use

This patch fixes an issue in the checker CPU register indexing. The
code will not even compile using LTO as deep inlining causes the used
index to be outside the array bounds.

tests: suppress output on switcheroo tests

The output from the switcheroo tests is voluminous and
(because it includes timestamps) highly sensitive to
minor changes, leading to extremely large updates to the
reference outputs.  This patch addresses this problem
by suppressing output from the tests.  An internal
parameter can be set to enable the output.  Wiring that
up to a command-line flag (perhaps even the rudimantary
-v/-q options in m5/main.py) is left for future work.

sim: fix event priority name for debug-start option

stats: Bump stats to match DRAM controller changes

This patch encompasses all the stats updates needed to reflect the
changes to the DRAM controller.

mem: Fixes for DRAM stats accounting

This patch fixes a number of stats accounting issues in the DRAM
controller. Most importantly, it separates the system interface and
DRAM interface so that it is clearer what the actual DRAM bandwidth
(and consequently utilisation) is.

mem: Fix the LPDDR3 page size

This patch corrects the LPDDR3 page size, which was set too low.

mem: Adding stats for DRAM power calculation

This patch adds stats which are used for offline power calculation
from the 'Micron Power Calculator' spreadsheet.

mem: Unify request selection for read and write queues

This patch unifies the request selection across read and write queues
for FR-FCFS scheduling policy. It also fixes the request selection
code to prioritize the row hits present in the request queues over the
selection based on earliest bank availability.