O3PCU: Split loads and stores that cross cache line boundaries.

When each load or store is sent to the LSQ, we check whether it will cross a
cache line boundary and, if so, split it in two. This creates two TLB
translations and two memory requests. Care has to be taken if the first
packet of a split load is sent but the second blocks the cache. Similarly,
for a store, if the first packet cannot be sent, we must store the second
one somewhere to retry later.

This modifies the LSQSenderState class to record both packets in a split
load or store.

Finally, a new const variable, HasUnalignedMemAcc, is added to each ISA
to indicate whether unaligned memory accesses are allowed. This is used
throughout the changed code so that compiler can optimise away code dealing
with split requests for ISAs that don't need them.

BaseDynInst: Make the TLB translation timing instead of atomic.

This initiates a timing translation and passes the read or write on to the
processor before waiting for it to finish. Once the translation is finished,
the instruction's state is updated via the 'finish' function. A new
DataTranslation class is created to handle this.

The idea is taken from the implementation of timing translations in
TimingSimpleCPU by Gabe Black. This patch also separates out the timing
translations from this CPU and uses the new DataTranslation class.

Power ISA: Add an alignment fault to Power ISA and check alignment in TLB.

ruby: fixed data block assignment fix

Fixed data block assignment to not delete if not internally allocated.

ruby: Initialize sender in MI_example-dir

ruby: Fixed slicc to initialize the m_is_blocking flag

ruby: Added FS support to the simple mesh topology

Added full-system support to the simple mesh toplogy by allowing dma contrllers
to be attached to router zero in the network.

ruby: Set default protocol back to MI_example

merge

m5: Added PROTOCOL default for regress fix

inorder: update hello world mips

inorder: vortex alpha regression

inorder: twolf alpha regression

inorder: update hello world alpha

inorder: double delete inst bug
Make sure that instructions are dereferenced/deleted twice by marking they are
on the remove list

inorder: inst count mgmt

inorder: implement split stores

inorder: implement split loads

inorder: add activity stats

inorder: object cleanup in destructors

inorder: user per-thread dummy insts/reqs

inorder: add execution unit stats

inorder: recvRetry bug fix
- on certain retry requests you can get an assertion failure
- fix by allowing the request to literally "Retry" itself
  if it wasnt successful before, and then block any requests
  through cache port while waiting for the cache to be
  made available for access

inorder-stats: add prereq to basic stat
only show requests processed when the resource is actually in use

inorder: ctxt switch stats
- m5 line enforcement on use_def.cc,hh

inorder: pipeline stage stats
add idle/run/utilization stats for each pipeline stage

inorder: enforce stage bandwidth
each stage keeps track of insts_processed on a per_thread basis but we should
be keeping that on a total basis inorder to enforce stage width limits

inorder: set thread status'
set Active/Suspended/Halted status for threads.  useful for system when determining
if/when to exit simulation

inorder: add/remove halt/deallocate context respectively
Halt is called from the exit() system call while
deallocate is unused. So to clear up things, just
use halt and remove deallocate.

inorder: track last branch committed
when threads are switching in/out the CPU, we need to keep
track of special cases like branches. Add appropriate
variables in ThreadState t track this and then use
these variables when updating pc after context switch

inorder: add updatePC event to resPool
this will be used for when a thread comes back from a cache miss, it needs to update the PCs
because the inst might of been a branch or delayslot in which the next PC isnt always
a straight addition

inorder: ready thread wakeup
allow a thread to wakeup and be activated after
it has been in suspended state and another
thread is switched out. Need to give
pipeline stages a "activateThread" function
so that can get to their suspended instruction
when the time is right.

inorder: add threadmodel flag
this prints out messages relative to what
threading model is being used (smt, switch-on-miss, single, etc.)

inorder: mem. mgmt. update
update address List and address Map to take
into account multiple threads

inorder: suspend in respool
give resources their own specific
activity to do for a "suspend" event
instead of defaulting to deactivating the thread for a
suspend thread event. This really matters
for the fetch sequence unit which wants to remove the
thread from fetching while other units want to
ignore a thread suspension. If you deactivate a thread
in a resource then you may lose some of the allotted
bandwidth that the thread is taking up...

inorder: fetch thread bug
dont check total # of threads but instead all
active threads

inorder: ready/suspend status fns
update/add in the use of isThreadReady & isThreadSuspended
functions.Check in activateThread what list a thread is
on so it can be managed accordingly.

inorder-cleanup: remove unused thread functions

inorder: activate thread on cache miss
-Support ability to activate next ready thread after a cache miss
through the activateNextReadyContext/Thread() functions
-To support this a "readyList" of thread ids is added
-After a cache miss, thread will suspend and then call
activitynextreadythread

inorder: add event priority offset
allow for events to schedule themselves later if desired. this is important
because of cases like where you need to activate a thread only after the previous
thread has been deactivated. The ordering there has to be enforced

inorder: squash on memory stall
add code to recognize memory stalls in resources and the pipeline as well
as squash a thread if there is a stall and we are in the switch on cache miss
model

inorder: add insts to cpu event
some events are going to need instruction data when they process, so just
include the instruction in the event construction

inorder: switch out buffer
add buffer for instructions to switch out to in a pipeline stage
can't squash the instruction and remove the pipeline so we kind of need
to 'suspend' an instruction at the stage while the memory stall resolves
for the switch on cache miss model

inorder: dont allow early loads
- loads were happening on same cycle as the address was generated which is slightly
unrealistic. Instead, force address generation to be on separate cycle from load
initiation
- also, mark the stages in a more traditional way (F-D-X-M-W)

configs/inorder: add options for switch-on-miss to inorder cpu

inorder: init internal debug cpu counters
- cpuEventNum
- resReqCount

m5: Regression Tester Update

This patch includes the necessary regression updates to test the new ruby
configuration system.  The patch includes support for multiple ruby protocols
and adds the ruby random tester.  The patch removes atomic mode test for
ruby since ruby does not support atomic mode acceses.  These tests can be
added back in when ruby supports atomic mode for real.

--HG--
rename : tests/quick/50.memtest/test.py => tests/quick/60.rubytest/test.py

ruby: Replaced gems_common debug statements

Replaced Ruby debug statements with M5 statements.

ruby: removed last level cache support

Removed the last level cache support and MOESI_hammer's dependency on it.
Replaces the LLC support with the more generic MachineType count.

ruby: Added a Scons option to prevent HTML file creation

ruby: ruby_se.py updated to new config system

ruby: Removed if else statement in create_system

Based on Steve's suggestion, the ugly if-elif statement and multiple protocol
module import calls are removed and replaced with exec statements using the
protocol string.

ruby: Removed static members in RubyPort including hitcallback
Removed static members in RubyPort and removed the ruby request unique id.

ruby: Removed the old config interface

Removed the old config interface from RubySystem and libruby.

ruby: Re-enabled orion power models

Removed the dummy power function implementations so that Orion can implement
them correctly.  Since Orion lacks modular design, this patch simply enables
scons to compile it.  There are no python configuration changes in this patch.

ruby: memtest-ruby updated to the new config system

ruby: Converted Garnet to M5 configuration

Garnet: reorganize directory tree.
Rename the ruby/network/garnet-foo directories to garnet/foo.
Move the common NetworkHeader.hh file from garnet-fixed-pipeline
up to the common garnet directory.
Fix up include paths.

--HG--
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/NetworkHeader.hh => src/mem/ruby/network/garnet/NetworkHeader.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/CreditLink_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/CreditLink_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/GarnetNetwork_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/GarnetNetwork_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/GarnetNetwork_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/GarnetNetwork_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/InputUnit_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/InputUnit_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/InputUnit_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/InputUnit_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/NetworkInterface_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/NetworkInterface_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/NetworkInterface_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/NetworkInterface_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/NetworkLink_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/NetworkLink_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/NetworkLink_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/NetworkLink_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/OutVcState_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/OutVcState_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/OutVcState_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/OutVcState_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/OutputUnit_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/OutputUnit_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/OutputUnit_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/OutputUnit_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/Router_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/Router_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/Router_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/Router_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/RoutingUnit_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/RoutingUnit_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/RoutingUnit_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/RoutingUnit_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/SConscript => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/SConscript
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/SWallocator_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/SWallocator_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/SWallocator_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/SWallocator_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/Switch_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/Switch_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/Switch_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/Switch_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/VCallocator_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/VCallocator_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/VCallocator_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/VCallocator_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/VirtualChannel_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/VirtualChannel_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/VirtualChannel_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/VirtualChannel_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/flitBuffer_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/flitBuffer_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/flitBuffer_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/flitBuffer_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/flit_d.cc => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/flit_d.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-fixed-pipeline/flit_d.hh => src/mem/ruby/network/garnet/fixed-pipeline/flit_d.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/FlexibleConsumer.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/FlexibleConsumer.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/GarnetNetwork.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/GarnetNetwork.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/GarnetNetwork.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/GarnetNetwork.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/InVcState.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/InVcState.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/InVcState.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/InVcState.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/NetworkConfig.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/NetworkConfig.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/NetworkInterface.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/NetworkInterface.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/NetworkInterface.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/NetworkInterface.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/NetworkLink.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/NetworkLink.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/NetworkLink.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/NetworkLink.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/OutVcState.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/OutVcState.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/OutVcState.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/OutVcState.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/Router.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/Router.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/Router.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/Router.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/SConscript => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/SConscript
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/VCarbiter.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/VCarbiter.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/VCarbiter.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/VCarbiter.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/flit.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/flit.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/flit.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/flit.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/flitBuffer.cc => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/flitBuffer.cc
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/flitBuffer.hh => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/flitBuffer.hh
rename : src/mem/ruby/network/garnet-flexible-pipeline/netconfig.defaults => src/mem/ruby/network/garnet/flexible-pipeline/netconfig.defaults

ruby: Added a mesh topology

ruby: MESI_CMP_directory updated to the new config system

ruby: Sorted the file includes to maintain consistency

ruby: Renamed the MESI directory sm file

Renamed the MESI directory file to be consistent with all other protocols.

--HG--
rename : src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-mem.sm => src/mem/protocol/MESI_CMP_directory-dir.sm

ruby: Removed the GPL header in MESI_CMP_directory-msg

I'm not sure how this got past our initial ruby code import, but this obviously
needed to be removed.

ruby: MOESI_CMP_directory updated to the new config system

ruby: Added atomic support to MOESI_CMP_token

ruby: fixed memory fetch bug for persistent requests

ruby: MOESI_CMP_token updates to use the new config system

ruby: Allows boolean and string defaults for StateMachine parameters

ruby: MI_example updates to use the new config system

ruby: Memory size consistency check

Ruby's memory is now sized according to the size of M5 physical memory.

ruby: fixed the memory total size variable to be 64-bits

ruby: convert to M5 MemorySize
Converted both ruby caches and directory memory to use the M5 MemorySize python
type.

ruby: Added Cache and MemCntrl profiler calls

ruby: added data print to ruby request

ruby: Added atomic support to MOESI_hammer

ruby: added the GEMS ruby tester

ruby: fixed MOESI_hammer data writebacks to the directory

ruby: cleaned up ruby profilers
Cleaned up the ruby profilers by moving the memory controller profiling code
out of the main profiler object and into a separate object similar to the
current CacheProfiler.  Both the CacheProfiler and MemCntrlProfiler are
specific to a particular Ruby object, CacheMemory and MemoryControl
respectively.  Therefore, these profilers should not be SimObjects and
created by the python configuration system, but instead private objects.  This
simplifies the creation of these profilers.

ruby: Removed RubySystem::getNumberOfSequencers
removed the static function RubySystem::getNumberOfSequencers and replaced
it with a python config variable

ruby: added ruby stats print
Moved the previous rubymem stats print feature to ruby System so that ruby
stats are printed on simulation exit.

ruby: fixed Set.cc bug to allow zero sized sets
This is necessary for example when no dma sequencers are necessary in the
simulated system.

ruby: FS support using the new configuration system

ruby: reorganized ruby python configuration
Reorganized ruby python configuration so that protocol and ruby memory system
configuration code can be shared by multiple front-end configuration files
(i.e. memory tester, full system, and hopefully the regression tester).  This
code works for memory tester, but have not tested fs mode.

ruby: Removed out_link_vec from Consumer
Removed the out_line_vec data structure from the Consumer.  I'm not sure
what this did before, but currently it has no usefulness.

ruby: Convered ruby tracing support usage of sequencer
Modified ruby's tracing support to no longer rely on the RubySystem map
to convert a sequencer string name to a sequencer pointer.  As a
temporary solution, the code uses the sim_object find function.
Eventually, we should develop a better fix.

ruby: Memory Controller Profiler with new config system
This patch includes a rather substantial change to the memory controller
profiler in order to work with the new configuration system.  Most
noteably, the mem_cntrl_profiler no longer uses a string map, but instead
a vector.  Eventually this support should be removed from the main
profiler and go into a separate object.  Each memory controller should have
a pointer to that new mem_cntrl profile object.

ruby: Converted MOESI_hammer dma cntrl to new config system

ruby: Added the cache profiler to the new config system

ruby: Converted the sequencer deadlock event to m5 eventq

ruby: Wrapped ruby events into m5 events
Wrapped ruby events using the m5 event object.  Removed the prio_heap
from ruby's event queue and instead schedule ruby events on the m5 event
queue.

ruby: Removed the tech_nm variable from RubySystem

ruby: Added clock to ruby system
As a first step to migrate ruby to the M5 eventqueue, added a clock
variable to the ruby system.

ruby: Ruby changes required to use the python config system
This patch includes the necessary changes to connect ruby objects using
the python configuration system.  Mainly it consists of removing
unnecessary ruby object pointers and connecting the necessary object
pointers using the generated param objects.  This patch includes the
slicc changes necessary to connect generated ruby objects together using
the python configuraiton system.

ruby: connects sm queues to the network

ruby: Calculate system total memory capacity in Python
rather than in RubySystem object.

ruby: Add support for generating topologies in Python.

scons: ignore blank lines in .slicc files

ruby: Make SLICC-generated objects SimObjects.
Also add SLICC support for state-machine parameter defaults
(passed through to Python as SimObject Param defaults).

ruby: Convert most Ruby objects to M5 SimObjects.
The necessary companion conversion of Ruby objects generated by SLICC
are converted to M5 SimObjects in the following patch, so this patch
alone does not compile.
Conversion of Garnet network models is also handled in a separate
patch; that code is temporarily disabled from compiling to allow
testing of interim code.

ruby: get rid of obsolete, unused CustomTopology class.