dev-arm: Set ICV_IGRPEN<n>_EL1-ICH_VMCR_EL2 mapping on reads

Reading ICV_IGRPEN<n>_EL1 should return the value of VMCR_EL2.VENG0 and
VMCR_EL2.VENG1 bits.

Change-Id: Ia5d748cf60ba074cccf4c127ac479c5cb881773d
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Jan-Peter Larsson <jan-peter.larsson@arm.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16544
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

arch-arm: implement floating point aarch32 VCVTA family

These instructions round floating point to integer, and were added to
aarch32 as an extension to ARMv7.

Change-Id: I62d1705badc95a4e8954a5ad62b2b6bc9e4ffe00
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16788
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Move systemc disabling checks to SConsopts.

This will ensure that the value of USE_SYSTEMC is consistent throughout
the build. It also has the side effect that USE_SYSTEMC can be forced
to a particular value if you're confident you know what you're doing
and want to override these checks.

Change-Id: I0f2d1153245ff17ce4a828c6b7496cb9ded6bd5b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16810
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

ruby: Fix garnet's round robin arbitration for vc selection

Garnet utilizes round robin policy to select a VC for
transmission ar Network Interface and Routers. The current logic
for round robin is only fair if all the virtual networks are active
at a given router. If the router or network interface is not
receiving traffic in from any vnet then the priority is always taken
up by the next vnet in numerically (or loops back to 0).

This fix changes the way we perform round robin arbitration. When
a VC is selected in a cycle, the round robin pointer is set to the VC
next to it and is iterated from there on. If any VC does not have a
flit in a given cycle, it will lose its turn until the next round.
At maximum traffic this will model round robin correctly even if
a certain VNET is not active at that unit.

Change-Id: I9bf805221054f9f25bee14b57ff521f4ce4ca980
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16688
Reviewed-by: Jieming Yin <Jieming.Yin@amd.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

mem-cache: Sandbox Based Optimal Offset Implementation

Brown, N. T., & Sendag, R. Sandbox Based Optimal Offset Estimation.

Change-Id: Ieb693b6b2c3d8bdfb6948389ca10e92c85454862
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15095
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Maintainer: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

misc: Segmentation Fault during O3PipeView execution

During the O3PipeView execution, a potential invalid iterator is used to
Update the instruction storeTick field.

If the store_idx iterator is the first() of the StoreQueue, the
corresponding instruction is removed from the queue, leaving the iterator
invalid and not usable in the TRACING_ON block.

This patch uses the store_inst variable to access (and update) the
instruction tick, instead of the (potential) invalid one.

Change-Id: I671052ef282b9048e5239da8629b89e8afa86bf0
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16322
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

cpu: Fix indirect branch history updates

Recent changes to indirect branch predictor interface accesses
non-existent buffers even when indirect predictor is not in use.

Change-Id: I0df9ac4d5f6f3cb63e4d1bd36949c27f7611eef6
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16668
Reviewed-by: Anthony Gutierrez <anthony.gutierrez@amd.com>
Maintainer: Anthony Gutierrez <anthony.gutierrez@amd.com>

mem-cache: Copy over flags to forwarded response

A cache that forwards a request to the memory below does not fill and
forwards the response with the data to cache above. This change
ensures that the flags of the original response are also preserved.

Change-Id: I244b20b073c31b976358816c5b14bba413b8271f
Signed-off-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16182
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>

configs: Fix Python 3 iterator and exec compatibility issues

Python 2.7 used to return lists for operations such as map and range,
this has changed in Python 3. To make the configs Python 3 compliant,
add explicit conversions from iterators to lists where needed, replace
xrange with range, and fix changes to exec syntax.

This change doesn't fix import paths since that might require us to
restructure the configs slightly.

Change-Id: Idcea8482b286779fc98b4e144ca8f54069c08024
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16002
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>

scons: Marshal Python sources using the same Python as gem5

We currently use the Python version used by scons to marshal Python
code. This doesn't work when building gem5 with Python 3 support since
scons typically runs in Python 2.7. Add a custom marshal helper that
links with the same library as gem5 to generate byte code that is
guaranteed to work in gem5's Python interpreter.

Change-Id: I665b0f2078726d4c055d74a3e668a580fc613b59
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16422
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Remove _m5.systemc passthroughs from SystemC_Kernel.

These functions are now exposed through m5.systemc and m5.tlm.

Change-Id: I9f519debbe7380ee38594badcc1146e66e15f8a8
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16570
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Update the systemc example to use m5.systemc for sc_main.

Change-Id: I431d3f2c18964bac1a3f19eacfffd49cd6e50fa2
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16569
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Update the sc_main.py config to use m5.systemc.

Change-Id: I386970b5cf7ee1262b259abfb3b5e902ccea9991
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16568
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Get rid of --working-dir in the test's config.py.

This option is no longer used and isn't needed.

Change-Id: Iec1e2799b4f8c9ea258614323d55941b55828d27
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16565
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Start using the m5.systemc module in the test config.py.

Start using sc_main and sc_main_result from the systemc module, and
stop using the versions of those functions which are attached to the
SystemC_Kernel SimObject.

Change-Id: I802898038c80ed36e6a9176211cffb7e0fde2d7e
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16564
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Add m5.systemc and m5.tlm python modules.

These will be how systemc and tlm APIs which are not attached to
SimObjects will be exposed. This avoids having to artificially attach
them to wrapping SimObjects for instance, which is a bit awkward
and non-obvious.

The python code which attaches the systemc and tlm modules to the
m5 modules lives in src/python/m5/__init__.py, but the modules
themselves live in src/systemc/python to keep all the systemc code
grouped together. It might be a little confusing to have a small part
of the glue that adds those modules in a separate place (__init__.py),
but that is, as far as I can tell, unavoidable, and it's better in my
opinion to keep the systemc code grouped together than to put it
alongside the other python code and __init__.py.

Change-Id: Iecb218daec5e15772152b5ad22b51f43b86c3d4b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16563
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Export the tlm::tlm_global_quantum class to python.

This way the python code can set up the global quantum without having
an sc_main function to do it.

Change-Id: I96df4dea0f1bfe9e3e86d4784bbda8f5b6b74d0b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16503
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

systemc: Export the sc_core::sc_time class to python.

This class isn't incredibly useful in python, but it's needed to call
some other functions which are more useful.

Change-Id: I5c23cca0b50f0455423399db8b009bdf86a6ec41
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16502
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

mem-cache: added missing override specifier in BoP

Added missing specifier for various virtual functions.

Change-Id: I41aebb3b76bce6dd3bee21ac0e2b0e52cb90fc80
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16728
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

python: Stop using basestring to test for strings

The base class basestring doesn't exist in Python 3. Use string_types
from six instead.

Change-Id: I7e84903fb7dd4a0af7ae4e9f4ec2e54338f212bb
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15998
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Reviewed-by: Juha Jäykkä <juha.jaykka@arm.com>

python: Add Python 3 workarounds for long

Python 3 doesn't have a separate long type. Make long an alias for int
where needed to maintain compatibility.

Change-Id: I4c0861302bc3a2fa5226b3041803ef975d29b2fd
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15988
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

tests: Update test scripts to work with Python 3

Change-Id: I71b1e595765fed9e9f234c9722c33ac5348d4f11
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15999
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

mem-cache: A Best-Offset Prefetcher

Michaud, P. (2015, June). A best-offset prefetcher.
In 2nd Data Prefetching Championship.

Change-Id: I61bb89ca5639356d54aeb04e856d5bf6e8805c22
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/14820
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

python: Fix params/proxy import loop

There is a circular dependency between params and proxy at import
time. This causes issues for Python 3. Add the imports to the specific
methods with the dependencies to make the import happen when the
method is executed instead.

Change-Id: I770112fd3c07c395459e204976942bda3dc7236f
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15993
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Juha Jäykkä <juha.jaykka@arm.com>

scons: Add support for specifying Python version

Add a sticky variable (PYTHON_CONFIG) to select which python-config
version to use. This can, for example, be used to build with Python 3
or with Python 2.7 in a custom location.

Change-Id: I1f4c00d66f85a9c99f50fe4d746b69dd82b60b4b
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16003
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>

python: Enforce absolute imports for Python 3 compatibility

Change-Id: Ia88d7fd472f7aed9b97df81468211384981bf6c6
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15983
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

scons: conditional use of new RPATH inclusion

On OSX, clang doesn’t support the -z option.
This patch resolve the compiler error produced on MacOS platform.

Change-Id: Idfe69c30fe40add97d16d0f2e25e598b30d26a9d
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16649
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

python: Add fallbacks for packages that have been renamed

Python 3 has restructured some packages. Specifically, __builtin__ has
been renamed to builtins and urlparse has been included in urllib.

Change-Id: I81f8f3942471db1043006a36abbad6e5a49e0a43
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15994
Reviewed-by: Juha Jäykkä <juha.jaykka@arm.com>

python: Fix param -> int conversion issues

Python 3 doesn't convert params to integers automatically in
range(). Add __index__ to CheckedInt to enable implicit conversions
again. Add explicit conversions where necessary.

Change-Id: I2de6c9906d3bb7616f12ada6728b9e4b1928511c
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16000
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

cpu-o3: Add cache read ports limit to LSQ

This change introduces cache read ports to limit the number of
per-cycle loads. Previously only the number of per-cycle stores
could be limited.

Change-Id: I39bbd984056c5a696725ee2db462a55b2079e2d4
Signed-off-by: Gabor Dozsa <gabor.dozsa@arm.com>
Reviewed-by: Giacomo Gabrielli <giacomo.gabrielli@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/13517
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

python: Make iterator handling Python 3 compatible

Many functions that used to return lists (e.g., dict.items()) now
return iterators and their iterator counterparts (e.g.,
dict.iteritems()) have been removed. Switch calls to the Python 2.7
iterator methods to use the Python 3 equivalent and add explicit list
conversions where necessary.

Change-Id: I0c18114955af8f4932d81fb689a0adb939dafaba
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15992
Reviewed-by: Juha Jäykkä <juha.jaykka@arm.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

python: Add missing operators to NumericParamValue

Add missing operators to NumericParamValue and ensure that they are
able to work on the underlying value if the right hand side is a
param.

Change-Id: I2bd86662aee9891bbd89aed7ebe20b827b5528bd
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16001
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

mem-cache: Add a mechanism to iterate all entries of an AssociativeSet

Added functions to obtain an iterator to access all entries of
an AssociativeSet container.

Change-Id: I1ec555bd97d97e3edaced2b8f61287e922279c26
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16582
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

scons: Add a convenience method to set RPATH for local libraries.

When linking in a dynamic library which is in the gem5 build directory,
it's useful to set RPATH so that you don't have to set LD_LIBRARY_PATH
when you run gem5 so that the dynamic linker can find it.

Since it's tricky and not entirely obvious how to set up those paths
correctly, this change adds a small convenience function which does
that for you. It also handles situations where the same dynamic
library may be linked into different binaries in different directories
which each need a different relative RPATH. It does that by letting the
environment for each binary set a construction variable which says
how to get from that particular binary back to the build directory.
This helper method then sets RPATH to start at $ORIGIN (the binary),
to follow that relative path to the variant build directory, and then
the per-library but not per-binary path to the library's directory.

This change also adds the -z origin linker flag which makes the linker
handle $ORIGIN properly.

Change-Id: I45f4d72cd14396a73e0b963cea6a39d9bfb7f984
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16566
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Make the verify.py script work when run from different dirs.

The verify.py script ran scons from the CWD, and that would fail if
there wasn't a SConstruct in that directory, ie if it wasn't from the
source of the checkout.

This change makes verify.py use scons' --directory option to run from
where the SConstruct is, or at least the SConstruct which was checked
out alongside that copy of verify.py. That location can be overridden
using the new -C or --scons-dir options.

Change-Id: I9f033d6dd30e0c2992b7f3102c573b34ea9c49e0
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16562
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

ext: test: Split up the GTEST_CPPFLAGS and CPPFLAGS.

scons seems to get confused in some situations when this is a single
large string and passes it as one big argument to g++ instead of
breaking it up into several arguments.

We need to do the work for it and break it into individual arguments,
like what was already being done with GTEST_LIBS.

Also wrap some overly long lines.

Change-Id: Ib7688a7abced43a9c62994d17b78d358fc0dc000
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16567
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Make sc_(pause|stop) exit to python when not using sc_main.

In those cases, there's no sc_main to return control to. The python
config script is serving more or less the same purpose, so we can
return control to there instead.

Change-Id: I3cf0623ae51d989b883fb8556ebbf44651bbec99
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16445
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Init some values in the scheduler for running without sc_main.

When running without sc_main, sc_start won't be called, and therefore
runToTime and maxTick won't be initialized. To avoid the scheduler
getting confused and behaving erratically, those values should be
initialized to something that makes sense in situations where there's
no sc_main.

Change-Id: I6ddd7db9ecb36d716eb5ef75e1c38bb99a386092
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16443
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Handle exceptions "correctly" even if sc_main hasn't been run.

If sc_main hasn't run, for instance if there isn't an sc_main and gem5
is orchestrating the simulation directly, then exceptions shouldn't be
thrown to the sc_main fiber since it isn't running and may not be able
to run since sc_main may not even exist.

Instead, we need to check whether it makes sense to throw to sc_main,
and if not pass the exception directly to the report handler since
there likely won't be anyone to catch it if we just throw it from the
scheduler or into general purpose gem5.

Since the name throwToScMain is no longer a complete description for
what that function does, this change renames it to throwUp, since it
will now throw exceptions up the stack, either to sc_main or to the
conceptual top level by going directly to the report handler.

Change-Id: Ibdc92c9cf213ec6aa15ad654862057b7bf2e1c8e
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16442
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

mem-cache: Added the Slim AMPM Prefetcher

Reference:
    Towards Bandwidth-Efficient Prefetching with Slim AMPM.
    Young, V., & Krishna, A. (2015). The 2nd Data Prefetching Championship.

Slim AMPM is composed of two prefetchers, the DPCT and the AMPM (both already
in gem5).

Change-Id: I6e868faf216e3e75231cf181d59884ed6f0d382a
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16383
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

python: Fix Param initialization issue in Python 3

When initializing a param with a SimObject NULL pointer, convert()
checks if the 'ptype' attribute has been created and whether the value
is NULL. In that case, it assumes that the object is being
initizalized as a part of SimObject initialization and defers the
conversion. This check is implemented using hasattr() which in turn is
implemented using the __getattr__ implementation that asserts because
all SimObjects haven't been initialized yet.

Implement the check using a lookup in the object's dictionary instead
to prevent the SimObject lookup.

Change-Id: I7367563c4fb71f6d2be541ebdc0be418e9f73d48
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15990
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

python: Use __name__ instead of func_name for Py3 compat

Change-Id: I62a9685b4bce7e9012bc65309fcafe26135fde6d
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15997
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

python: Add __bool__ helpers in addition to __nonzero__

Python 3 uses __bool__ instead of __nonzero__ when performing a
Boolean comparison.

Change-Id: I85185bbe136ecae67346fa23569e24edd7329222
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15996
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>

config: Make parameter conversion handle integers in other bases.

Python's float() function/type can't handle hexadecimal notation, but
int() can. Since there are also cases where converting to a float and
then back to an int (or long) can cause rounding error, this change
splits toFloat and toInteger apart and makes them call a worker
function which accepts a conversion function which does the work of
converting a numeric string into an actual number.

in the case of toFloat, it still uses the standard float(), and in the
case of toInteger it uses a lambda which wraps int(x, 0).

Change-Id: Ic46cf4ae86b7eba6f55d731d1b25e3f84b8bb64c
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16504
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

x86: Call the base class's regStats in X86ISA::TLB

When I try to build x86 architecture and run the se.py sample script
with helloworld example, there is a panic warning stated "Not all stats
have been initialized. You may need to add <ParentClass>::regStats() to
a new SimObject's regStats() function."

I see that in x86 tlb.cc, there is no initialization in regStats() function
that causes memory allocation error in some machine which make gem5 exit
abnormally. I add the BaseTLB::regStats(); on TLB::regStats() method and
can solve the problem

Change-Id: I8b62bebc15f896c3136ff4f8253dabbf998f618f
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16522
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

sim: Add a mechanism to exit the simulation loop immediately.

There are some cases, specifically when running systemc, that it's
necessary to exit the simulation loop immediately rather than finishing
running events scheduled for the current Tick. When running under
sc_main, sc_stop and sc_pause return control to sc_main which can
happen immediately. When running without sc_main, control needs to
return to the python config script which needs to happen through a
global exit event.

Since sc_pause and sc_stop are supposed to stop simulation without
necessarily letting all the events at the current time run, we need
a way to schedule an exit event with a very high priority (rather than
a very low priority).

This change adds a new exitSimLoopNow function which does that, and
adds a new constructor to the GlobalSimLoopExitEvent which uses that
priority.

Also, a couple of cruft functions from the sim events are removed.

Change-Id: Icfbec17fb10f98084a75740acd839dbf4096fbb3
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16444
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

cpu: Add ISA* getter in Thread interface

This patch is adding a ISA* getter to the TC interface

Change-Id: Ib8ddc5d8fdd44e782f50a2ad15878a6bcf931e58
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16462
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Anthony Gutierrez <anthony.gutierrez@amd.com>
Maintainer: Anthony Gutierrez <anthony.gutierrez@amd.com>

arch-generic: Making base TLB class a MemObject

Allow configuring a TLB hierarchy using ports

Change-Id: I1f791829d4e072a9104e67eacf69a69de9543634
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/14117
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Anthony Gutierrez <anthony.gutierrez@amd.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

arch-arm: Move GICv3 detection at startup time

At the moment the haveGicV3 parameter is used only to signal its
presence when reading the MISCREG_ID_AA64PFR0_EL1 register.  It depends
on the system->getGIC pointing to a GICv3 model.  However this pointer
is set in the System only at init time (after construction), which means
that the haveGICv3CPUInterface will always be false.
This patch is fixing this by moving the parameter initialization at
startup time, together with the cpu interface registration.

Change-Id: I8da6711ea741ecd0f78ec8ca60a8c3ae3bca2421
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Anouk Van Laer <anouk.vanlaer@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16483
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

dev-arm: LPI support for GICv3. This doesn't include an ITS model.

Change-Id: Ia2c02cca4f95672d6361fba16201a56e2047ddb7
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16142
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

base: Fix enums checkpointing

Creating an extra version of string to number converters (__to_number)
in base/str.hh; it will be used by enums only when unserializing
them.  The reason not to have a single helper for both enums and
integers is that std::numeric_limits trait is not specialized for enums.
We fix this by using the std::underlying_type trait.

Change-Id: I819e35c0df8c094de7b7a6390152964fa47d513d
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Ciro Santilli <ciro.santilli@arm.com>
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16382
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

cpu: Fix fast build broken due to unused variable

This fixes fast build for commit 25dc765889d948693995cfa622f001aa94b5364b
(fast build is striping out assertions)

Change-Id: I9536ad58a3d85990b16a1f8c2515f6bf5d3acf71
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16463
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

systemc: Add a systemc_home directory which maps to the ext headers.

Some systemc code bases expect to find a SYSTEMC_HOME environment
variable which points to the installed header files provided by
systemc, all under ${SYSTEMC_HOME}/include. The systemc headers in
gem5 are not supposed to be installed anywhere, but to satisfy those
expectations this change creates a dummy systemc_home directory with
an include/ in it which has headers which just include the actual
headers in src/systemc/ext.

More gem5 aware code bases can still access the headers either by
letting gem5's scons environment -I the ext directory, or can do so
themselves if they're not being built by gem5's scons.

Change-Id: I5f2e6bfcf20dd314d525207c2e13ca53474a33f3
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16263
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: Make an include in src/systemc/ext use a relative path.

The includes in src/systemc/ext are supposed to use relative paths so
that they can be included in other bodies of code which aren't based
in gem5 and don't share it's -I-s, or potentially even have access to
anything outside of src/systemc/ext.

Change-Id: Icde457329c2c4ab4689221015bfcfe2ff8b051f0
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16262
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

cpu: Added 8KB and 64KB TAGE-SC-L branch predictor

The original paper of the branch predictor can be found here:
http://www.jilp.org/cbp2016/paper/AndreSeznecLimited.pdf

Change-Id: I684863752407685adaacedebb699205c3559c528
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/14855
Reviewed-by: Sudhanshu Jha <sudhanshu.jha@arm.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

configs: simpoint-profile usable with NonCachingCPUs only

NonCachingCPU is replacing the Atomic+fastmem option.

Change-Id: I66f5c8a880d1b3fd1331871d89e8d6a229938e57
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15935
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

python: Remove uses of tuple unpacking in function params

Python 3 doesn't support tuple unpacking in function parameters and
lambdas.

Change-Id: I36c72962e33a9ad37145089687834becccc76adb
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15991
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>

python: Replace deprecated repr syntax

Change-Id: I5f9538cf2ca5ee17c51e7c5388d3aef363fcfa54
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15989
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

python: Switch from using compare to key in list sort

Python 3 has deprecated the use of a comparison function in favour of
a key extraction function.

Change-Id: I4b7eab791ecbdfbf7147f57fdbc7cbe8f1de20dd
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15995
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

tests: add cpu tests to the new testing infrastructure

Change-Id: I42996ddc802ef279ab4970afc37cb0df25c04b08
Signed-off-by: Ayaz Akram <yazakram@ucdavis.edu>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15857
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

tests: Move test programs paths to related test scripts

This change is needed to make sure that the DownloadedProgram fixture
does not fail, in case the test binaries are not stored in test-progs/
(e.g. in the case of cpu tests)

Change-Id: Icf96f2537b038502e78da560c7ccebc44984b509
Signed-off-by: Ayaz Akram <yazakram@ucdavis.edu>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15856
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Rutuja Govind Oza <roza@ucdavis.edu>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

sim-se: update the arm kernel version

This change is needed to run cpu tests with ARM binaries
compiled with newer linux kernel headers

Change-Id: I6cbf132c38d4b18f971ee32272ddb6a5a791a625
Signed-off-by: Ayaz Akram <yazakram@ucdavis.edu>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15855
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

tests: Convert memtest to new framework

The original memtest is located at:
https://gem5.googlesource.com/public/gem5/+/master/tests/configs/memtest.py

Change-Id: I58be6fb1675f6502d6644d502915df80aa197a4a
Signed-off-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15836
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

tests: Convert tgen-simple-memory to new framework

The original test is located at:
https://gem5.googlesource.com/public/gem5/+/master/tests/configs/tgen-simple-mem.py

Change-Id: I13a58cfb3d01d08ef7c818fc00fb56ba126eb4b6
Signed-off-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15835
Reviewed-by: Rutuja Govind Oza <roza@ucdavis.edu>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

python: Replace dict.has_key with 'key in dict'

Python 3 has removed dict.has_key in favour of 'key in dict'.

Change-Id: I9852a5f57d672bea815308eb647a0ce45624fad5
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15987
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

python: Add missing defines import

The _check_tracing helper function in main.py depends on defines to
check if tracing has been enabled at compile time. This module is
imported in main() but not at the module level, which breaks this
function.

Change-Id: I26d65a4320da8618e0e552553695884fd2c880e0
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16402
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

python: Replace DictMixin with Mapping / MutableMapping

Python 3 has removed support for DictMixin, so switch to Mapping /
MutableMapping in collections which provides the same functionality.

Change-Id: I61fbe366d2c9fc6e01b470f82f49cc02b99dec32
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15984
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

python: Replace orderdict with collections.OrderedDict

Python 2.7 and newer has support for ordered dictionaries in the
standard library. Remove this custom class.

Change-Id: I4b720405aa3c4ce8d5c0b401eefe744a85ac3a3e
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16362
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

python: Update use of exec to work with Python 3

Python 3 uses 'exec(code, globals)' instead of 'exec code in
globals'. Switch to the newer syntax since it is supported by Python
2.7. Also, move check_tracing out of main to work around a bug in
Python 2.7.

Change-Id: I6d390160f58783e1b038a572b64cdf3ff09535fa
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15986
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

python: Switch to using open instead of file

Python 3 doesn't support the file(name, mode) syntax which has been
deprecated in favour of open.

Change-Id: I35ef8690d97a5243860a64ff985fd22fa86253f1
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15985
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

mem-cache: Irregular Stream Buffer Prefetcher

Based in the description of the following publication:
Akanksha Jain and Calvin Lin. 2013. Linearizing irregular memory accesses
for improved correlated prefetching. In Proceedings of the 46th Annual
IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO-46). ACM,
New York, NY, USA, 247-259.

Change-Id: Ibeb6abc93ca40ad634df6ed5cf8becb0a49d1165
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15215
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>

system-arm: Fix dtsi dependencies in Makefile

Making vexpress_gem5_vX.dtsi depend on vexpress_gem5_vX_base.dtsi
does nothing, since vexpress_gem5_vX.dtsi is never built (much in
the same way as there is no point in making a C header depend on
another).

Fix that by making all the .dts depend on both .dtsi's.

Change-Id: I9131e0b1b2e521bb09d14721dec38bf6a2d98583
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Ciro Santilli <ciro.santilli@arm.com>
Reviewed-by: Ruben Ayrapetyan <ruben.ayrapetyan@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16143
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

mem-cache: Added the Delta Correlating Prediction Tables Prefetcher

Reference:
    Multi-level hardware prefetching using low complexity delta correlating
    prediction tables with partial matching.
    Marius Grannaes, Magnus Jahre, and Lasse Natvig. 2010.
    In Proceedings of the 5th international conference on High Performance
    Embedded Architectures and Compilers (HiPEAC'10)
Change-Id: I7b5d7ede9284862a427cfd5693a47652a69ed49d
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16062
Reviewed-by: Daniel Carvalho <odanrc@yahoo.com.br>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

tests: Rewrite Makefiles for pthreads test

The Makefiles for the pthreads test don't behave like typical
Makefiles that support cross compilation. Rewrite the Makefile to make
cross-compilation more convenient and add targets for aarch{32,64}.

Change-Id: I7cae378492681744b6bb11dd5af69db81ec54229
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16022
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

python: Don't assume SimObjects live in the global namespace

The importer in Python 3 doesn't like the way we import SimObjects
from the global namespace. Convert the existing SimObject declarations
to import from m5.objects. As a side-effect, this makes these files
consistent with configuration files.

Change-Id: I11153502b430822130722839e1fa767b82a027aa
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15981
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

arch-mips: Remove unused Python file

Change-Id: I7155915fccdec1d9f116f2a8617474188a91165b
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16302
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

python: Make exception handling Python 3 safe

Change-Id: I9c2cdfad20deb1ddfa224320cf93f2105d126652
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15980
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>

python: Fix native module initialisation on Python 3

The approach we currently use to register our native modules doesn't
work on Python 3. Convert the code to use the Python inittab instead
of the old ad-hoc method.

Change-Id: I961f8a33993c621473732faeaab955a882769a4b
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15979
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Gabe Black <gabeblack@google.com>

mem-ruby: Fixing Topology

The constructor assumes the number of nodes (i.e. controllers) equal to
the number of external nodes.
This is a not necessarily valid for all cases (e.g MESI_Three_Level -
where L0s are directly connected to L1s).
MachineType_base_number(MachineType_NUM) provides the total number of
controllers.

Signed-off-by: Pouya Fotouhi <pfotouhi@ucdavis.edu>
Change-Id: Id906099dc967ec70aa34dedb0b55351031ff242c
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15716
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

mem-ruby: Fixing MESI Three Level

Adding back some changes done in patch 676ae57827.
Transient state IS_I, STALE_DATA, Data_Stale event are necessary.

Issue: (cacheline A, initial state for P0 and P1 is I)
|   P0   |   P1   |
|GETX (A)|        |
|        |GETS (A)|
|Inv_All |        |
P1 never sends the ACK - deadlock
It should ACK, later upon data use it as stale data, and got to I.

Solution:
P1(A):
GETS:    I->IS
Inv_All: IS->IS_I, Send ACK
Data:    IS_I->I, STALE_DATA to L0

Signed-off-by: Pouya Fotouhi <pfotouhi@ucdavis.edu>
Change-Id: I1e7b2c05439d08579c68d8eb444e0f332e75e07f
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15715
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Nikos Nikoleris <nikos.nikoleris@arm.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

systemc: config: Don't inject a custom argv[0] in sc_main.py.

argv[0] is already part of sys.argv, so we don't need to add an
additional argument in front of sys.argv.

The argv[0] which is used in gem5 config scripts is the name of the
config script itself. While it might seem a little odd for the name of
a systemc program to end in .py, it's as arbitrary as any other name,
and generally shouldn't cause a problem. If some other more
sophisticated mechanism for setting argv[0] is necessary, then the user
can write a very slightly more complicated version of this script with
additional logic.

Change-Id: Ifd5d8a02d3cd5db76054151ed6c7a7b1f8495fa8
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16342
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: configs: Add a very simple config which just runs sc_main.

This config will just run the sc_main function (which must have been
provided in c++ somehow), passing through any of the scripts command
line arguments to sc_main.

Needing to do this sort of thing is common enough that there should be
a canned config which supports it.

Change-Id: I8f88ba4776b9ec919dd8145a58cd856e11ac4e77
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16287
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

systemc: Change the type of a loop counter to avoid a warning.

g++ complained about comparing an signed int loop counter with the
return value of a size() function. This change changes it to an
unsigned to make g++ happy/quiet.

Change-Id: I28fa79c448465b24d77b5623860f9b991f313561
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16286
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

scons: Change an = to a += when accumulating sources from filters.

The loop accidentally used a = when it should have used a +=, meaning
only the sources from the final filter would be used.

Change-Id: Ie066a5f85696f05d9ad3cf61f928b12deb39475b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16285
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

systemc: scons: Specify RPATH as a list.

scons will attempt to use insert() on the value of RPATH when adding in
additional values. That will fail if RPATH is a Literal.

Change-Id: I9da75c6b189f12843a3452cdf92f7b56c0ec340b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16284
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Gabe Black <gabeblack@google.com>

cpu: Proposal for changing the indirect branch predictor interface

Now the indirect branch predictor handles its own GHR instead of getting
the one from the direction predictor.

Also, now the commit method of the indirect predictor is called for every
pending branch on an update, as the indirect predictors may want to update
their interal structures/histories with the information of each branch.

Change-Id: I7053fbea42a53960a3bc1ba32912cc99c160511e
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/15318
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

riscv: fix AMO, LR and SC instructions

(1) Atomic Memory Operation (AMO)

This patch changes how RISC-V AMO instructions are implemented. For each
AMO, instead of issuing a locking load and an unlocking store request to
downstream memory system, this patch issues a single memory request that
contains a corresponding AtomicOpFunctor to the memory system. Once the
memory system receives the request, the atomic operation is executed in
one single step.

This patch also changes how AMO instructions handle acquire and release
flags in AMOs (e.g., amoadd.aq and amoadd.rl). If an AMO is associated
with an acquire flag, a memory fence is inserted after the AMO completes
as a micro-op. If an AMO is associated with a release flag, another
memory fence is inserted before the AMO executes. If both flags are
specified, the AMO is broken down into a sequence of 3 micro-ops:
mem fence -> atomic RMW -> mem fence. This change makes this AMO
implementation comply to the release consistency model.

(2) Load-Reserved (LR) and Store-Conditional (SC)

Addresses locked by LR instructions are tracked in a stack data
structure. LR instruction pushes its target address to the stack, and SC
instruction pops the top address from the stack. As specified by RISC-V
ISA, a SC fails if its target address does not match with the most recent
LR.

Previously, there was a single stack for all hardware thread contexts.
A shared stack between thread contexts can lead to a infinite sequence
of failed SCs if LRs from other threads keep pushing new addresses to
this stack.

This patch gives each context its private stack to address the problem.

This patch also adds extra memory fence micro-ops to lr/sc to guarantee
a correct execution order of memory instructions with respect to release
consistency model.

Change-Id: I1e95900367c89dd866ba872a5203f63359ac51ae
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/8189
Reviewed-by: Alec Roelke <ar4jc@virginia.edu>
Maintainer: Alec Roelke <ar4jc@virginia.edu>

cpu: support atomic memory request type with AtomicOpFunctor

This patch enables all 4 CPU models (AtomicSimpleCPU, TimingSimpleCPU,
MinorCPU and DerivO3CPU) to issue atomic memory (AMO) requests to memory
system.

Atomic memory instruction is treated as a special store instruction in
all CPU models.

In simple CPUs, an AMO request with an associated AtomicOpFunctor is
simply sent to L1 dcache.

In MinorCPU, an AMO request bypasses store buffer and waits for any
conflicting store request(s) currently in the store buffer to retire
before the AMO request is sent to the cache. AMO requests are not buffered
in the store buffer, so their effects appear immediately in the cache.

In DerivO3CPU, an AMO request is inserted in the store buffer so that it
is delivered to the cache only after all previous stores are issued to
the cache. Data forwarding between between an outstanding AMO in the
store buffer and a subsequent load is not allowed since the AMO request
does not hold valid data until it's executed in the cache.

This implementation assumes that a target ISA implementation must insert
enough memory fences as micro-ops around an atomic instruction to
enforce a correct order of memory instructions with respect to its
memory consistency model. Without extra memory fences, this implementation
can allow AMOs and other memory instructions that do not conflict
(i.e., not target the same address) to reorder.

This implementation also assumes that atomic instructions execute within
a cache line boundary since the cache for now is not able to execute an
operation on two different cache lines in one single step. Therefore,
ISAs like x86 that require multi-cache-line atomic instructions need to
either use a pair of locking load and unlocking store or change the
cache implementation to guarantee the atomicity of an atomic
instruction.

Change-Id: Ib8a7c81868ac05b98d73afc7d16eb88486f8cf9a
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/8188
Reviewed-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

kern,sim: implement FUTEX_WAKE_OP

This patch implements FUTEX_WAKE_OP operation in the futex syscall.
Below is its description:

int futex(int *uaddr, int futex_op, int val,
          const struct timespec *timeout,
          int *uaddr2, int val3);

This operation was added to support some user-space use cases where more
than one futex must be handled at the same time.  The most notable
example is the implementation of pthread_cond_signal(3), which requires
operations on two futexes, the one used to implement the mutex and the
one used in the implementation of the wait queue associated with the
condition variable.  FUTEX_WAKE_OP allows such cases to be implemented
without leading to high rates of contention and context switching.

Reference: http://man7.org/linux/man-pages/man2/futex.2.html

Change-Id: I215f3c2a7bdc6374e5dfe06ee721c76933a10f2d
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9630
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

sim, kern: support FUTEX_CMP_REQUEUE

This patch supports FUTEX_CMP_REQUEUE operation. Below is its
description from Linux man page:

futex syscall: int futex(int *uaddr, int futex_op, int val,
                         const struct timespec *timeout,
                         int *uaddr2, int val3);

This operation first checks whether the location uaddr still contains
the value val3.  If not, the operation fails with the error EAGAIN.
Otherwise, the operation wakes up a maximum of val waiters that are
waiting on the futex at uaddr.  If there are more than val waiters, then
the remaining waiters are removed from the wait queue of the source
futex at uaddr and added to the wait queue of the target futex at
uaddr2.  The val2 argument specifies an upper limit on the number of
waiters that are requeued to the futex at uaddr2.

Reference: http://man7.org/linux/man-pages/man2/futex.2.html

Change-Id: I6d2ebd19a935b656d19d8342f7ab450c0d2031f4
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9629
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>

sim: handle the case when there're not enough HW thread contexts

In SE mode, since there's no OS scheduler, the number of active SW
threads is limited by the number of HW thread contexts. Previously, if
there is no spare HW thread context, the simulator just fails and stops.
Instead, this patch returns EAGAIN error code from a clone syscall if
there's no available HW thread context. Then it's up to the simulated
program to handle the error.

Linux man page reference:
http://man7.org/linux/man-pages/man2/clone.2.html
http://man7.org/linux/man-pages/man2/fork.2.html

Change-Id: Ib4e092433e49de4dde376c8cb81f7d3f7851cbc0
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9628
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>

riscv: fixed syscall return value

In case of failure, a syscall returns a negative value encoding the
error code. This patch makes the risc-v implementation returns the
encoded value instead of its absolute value upon a failure of a syscall.

Change-Id: I6032b0337fe1cff5b326dbc6bb3b87a415f03300
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9627
Reviewed-by: Alec Roelke <ar4jc@virginia.edu>
Maintainer: Alec Roelke <ar4jc@virginia.edu>

cpu: fix how branching is handled when a thread is suspended in MinorCPU

When a thread is suspended, all instructions after the suspension need
to be discarded since the thread will take a different execution stream
when it wakes up.

To do that, in MinorCPU, whenever a thread gets suspended, we change the
current execution stream by updating the current branch with
BranchData::SuspendThread reason.

Change-Id: I7cdcda22c1cf6e8ac8db8800b7d9ec052433fdf3
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9626
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Giacomo Gabrielli <giacomo.gabrielli@gmail.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

cpu: stop scheduling suspended threads in all stages of MinorCPU

This patch makes suspended threads non-schedulable in Fetch1, Fetch2,
Decode and Execute stages in MinorCPU.

Change-Id: Ie79857e13b7b782d9c58c32310993a132b609cf9
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9625
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Reviewed-by: Giacomo Gabrielli <giacomo.gabrielli@gmail.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

riscv: ignore nanosleep syscall

Change-Id: I564a09564da668a5db3e75f15b33efaca363d71a
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9624
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

sim,cpu: make exit_group halt all threads in a group

When a thread calls exit_group, in addition to halting the thread
itself, it needs to halt all other threads in its group (i.e., threads
sharing the same thread group ID). This patch enables threads to do
that.

Change-Id: Ib2e158fb27cf98843f177a64a2d643b1bbc94d03
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9623
Reviewed-by: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

arch-riscv: initialize RISC-V's thread pointer register in clone syscall

This patch initializes thread pointer register to Thread Local Storage
(TLS)'s pointer given to a clone system call.

Change-Id: I03e2cf4763e6a0ed31f357772a513a05e1e3461b
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9622
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>

sim,kern: support FUTEX_WAIT_BITSET and FUTEX_WAKE_BITSET ops

This patch adds support for two operations in futex system call:
FUTEX_WAIT_BITSET and FUTEX_WAKE_BITSET. The two operations are used to
selectively wake up a certain thread waiting on a futex variable.

Basically each thread waiting on a futex variable is associated with a
bitset that is checked when another thread tries to wake up all threads
waiting on the futex variable.

Change-Id: I2300e53b144d8fae226423fa2efb0238c1d93ef9
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/9621
Reviewed-by: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>
Maintainer: Brandon Potter <Brandon.Potter@amd.com>

cpu: fixed how O3 CPU executes an exit system call

When a thread executed an exit syscall in SE mode, the thread context
was removed immediately in the same cycle, which left inflight squash
operations and trap event incomplete. The problem happened when a new
thread was assigned to the CPU later. The new thread started with some
incomplete transactions of the previous thread (e.g., squashing). This
problem could cause incorrect execution flow for the new thread (i.e.,
pc was not reset properly at the exit point), deadlock (i.e., some
stage-to-stage signals were not reset) and incorrect rename map between
logical and physical registers.

This patch adds a new state called 'Halting' to the thread context and
defers removing thread context from a CPU until a trap event initiated
by an exit syscall execution is processed. This patch also makes sure
that the removal of a thread context happens after all inflight
transactions of the to-be-removed thread in the pipeline complete.

Change-Id: If7ef1462fb8864e22b45371ee7ae67e2a5ad38b8
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/8184
Reviewed-by: Giacomo Gabrielli <giacomo.gabrielli@arm.com>
Maintainer: Jason Lowe-Power <jason@lowepower.com>

arch-arm: Fix Virtual interrupts in AArch64

Checking if cpsr.mode is equal to MODE_HYP doesn't work for AArch64.
This is because AArch64 is using different modes when in EL2, like EL2T
and EL2H.
This made Virtual Interrupts to be triggered even when executing in EL2
(hypervisor) whereas they should interrupt the scheduled VM only
(Non-Secure EL0 and EL1). This patch is fixing this by using the generic
currEL() helper for getting the exception level, which is working for
both AArch32 and AArch64.

Change-Id: I08640050ef06261f280ba1e63ca9f32c805af845
Signed-off-by: Giacomo Travaglini <giacomo.travaglini@arm.com>
Reviewed-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>
Reviewed-on: https://gem5-review.googlesource.com/c/16202
Maintainer: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>