config: enable setting SE-mode environment variables from file

arm, dev: Add a UFS device

This patch introduces a UFS host controller and a UFS device. More
information about the UFS standard can be found at the JEDEC site:
http://www.jedec.org/standards-documents/results/jesd220

Note that the model does not implement the complete standard, and as
such is not an actual implementation of UFS. The following SCSI
commands are implemented: inquiry, read, read capacity, report LUNs,
start/stop, test unit ready, verify, write, format unit, send
diagnostic, synchronize cache, mode select, mode sense, request sense,
unmap, write buffer and read buffer. This is sufficient for usage with
Linux and Android.

To interact with this model a kernel version 3.9 or above is
needed.

arm, dev: Add a NAND flash timing model

This adds a NAND flash timing model. This model takes the number of
planes into account and is ultimately intended to be used as a
high-level performance model for any device using flash. To access the
memory, use either readMemory or writeMemory.

To make use of the model you will need an interface model
such as UFSHostDevice, which is part of a separate patch.

At the moment the flash device is part of the ARM device tree since
the only use if the UFSHostDevice, and that in turn relies on the ARM
GIC.

dev: Add support for i2c devices

This patch adds an I2C bus and base device. I2C is used to connect a
variety of sensors, and this patch serves as a starting point to
enable a range of I2C devices.

misc: Appease gcc 5.1

This patch fixes a few small issues to ensure gem5 compiles when using
gcc 5.1.

First, the GDB_REG_BYTES in the RemoteGDB header are, rather
surprisingly, flagged as unused for both ARM and X86. Removing them,
however, causes compilation errors as they are actually used in the
source file. Moving the constant into the class definition fixes the
issue. Possibly a gcc bug.

Second, we have an unused EthPktData constructor using auto_ptr, and
the latter is deprecated. Since the code is never used it is simply
removed.

stats: update for previous changeset

Very small differences in IQ-specific O3 stats.

cpu: remove conditional check (count > 0) on o3 IQ squashes

The o3 cpu instruction queue model uses the count variable to track the number
of unissued instructions in the queue. Previously, the squash method used
this variable to avoid executing the doSquash method when there were no
unissued instructions in the pipeline.  A corner case problem exists when
only issued instructions exist in the pipeline and a squash occurs; the
doSquash code is not invoked and subsequently does not clean up state properly.

syscall_emul: implement clock_gettime system call

syscall_emul: update x86 syscall table
Update table with additional definitions through Linux 3.13.

syscall_emul: update getrlimit to use warn
Don't use std::cerr directly, and just return EINVAL instead of aborting.

syscall_emul: fix warning with wrong syscall name
Also nix extra whitespace.

base: add new ChunkGenerator method to identify last chunk

stats: update a few stats from long O3 runs

Very small changes to iew.predictedNotTakenIncorrect
and iew.branchMispredicts.  Looks like similar updates
were committed on April 3 (changeset 235ff1c046df), but
only for the quick tests.

cpu: Remove the InOrderCPU from the tree

This patch takes the final step in removing the InOrderCPU from the
tree. Rest in peace.

The MinorCPU is now used to model an in-order microarchitecture, and
long term the MinorCPU will eventually be renamed InOrderCPU.

config: Remove memory aliases and rely on class name

Instead of maintaining two lists, rely entirely on the class
name. There is really no point in causing unecessary confusion.

Added tag stable_2015_04_15 for changeset e17949745150

stats: x86: changes due to recent patches

The change in 20.parser is from new x87 instructions.  The change to
pc-o3-timing is not clear to me.  It seems that this test might be invoking
some undefined behavior.

config, cpu: fix progress interval for switched CPUs
This patch ensures that the CPU progress Event is triggered for the new set of
switched_cpus that get scheduled (e.g. during fast-forwarding). it also avoids
printing the interval state if the cpu is currently switched out.

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

cpu: re-organizes the branch predictor structure.

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

x86: implements x87 mult/div instructions

ruby: allow restoring from checkpoint when using DRAMCtrl

Restoring from a checkpoint with ruby + the DRAMCtrl memory model was not
working, because ruby and DRAMCtrl disagreed on the current tick during warmup.
Since there is no reason to do timing requests during warmup, use functional
requests instead.

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

sim: Use NULL instead of None for testing filenames.
The filenames are initialized with NULL.  So the test should be
checking for them to be == NULL instead == None.

sim: fix function for emulating dup()
The function was using the host fd to obtain the fd object from the simulated
process.

config: Support full-system with SST's memory system

This patch adds an example configuration in ext/sst/tests/ that allows
an SST/gem5 instance to simulate a 4-core AArch64 system with SST's
memHierarchy components providing all the caches and memories.

ext: Add SST connector

This patch adds a connector that allows gem5 to be used as a component
in SST (Structural Simulation Toolkit, sst-simulator.org). At a high
level, this allows memory traffic to pass between the two simulators.
SST Links are roughly analogous to gem5 Ports, although Links do not
have a notion of master and slave. This distinction is important to
gem5, so when connecting a gem5 CPU to an SST cache, an ExternalSlave
must be used, and similarly when connecting the memory side of SST cache
to a gem5 port (for memory <-> I/O), an ExternalMaster must be used.

These connectors handle the administrative aspects of gem5
(initialization, simulation, shutdown) as well as translating SST's
MemEvents into gem5 Packets and vice-versa.

stats: updates due to recent changesets.

dev: (un)serialize fix for the RTC and RTC Timer Interrupt events

Restoring from a checkpoint fails if either the RTC or the RTC Timer
Interrrupt event is disabled. The restored machine tried incorrectly
to schedule the next event with negative offset.

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

sim: correct check for endianess

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

dev: Extend access width for IDE control registers

Add 32-bit access width for PrimaryTiming register and 16bit for UDMAControl
register as FreeBSD required.

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

cpu: fix system total instructions accounting

The totalInstructions counter is only incremented when the whole instruction is
commited and not on every microop. It was incorrectly reset in atomic and
timing cpus.

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

x86: fix debug trace output for mwait

When running with the Exec flag, the mwait instruction attempted
to print out its source registers, which were never actually
initialized. This led to sporadic assertion failures when the
value stored there was invalid.

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

arm, configs: Do not forward snoops from I cache

This fix simply tells the I cache to not forward snoops to the fetch
unit (since there is really no reason to do so).

mem: Support any number of master-IDs in stride prefetcher

The stride prefetcher had a hardcoded number of contexts (i.e. master-IDs)
that it could handle. Since master IDs need to be unique per system, and
every core, cache etc. requires a separate master port, a static limit on
these does not make much sense.

Instead, this patch adds a small hash map that will map all master IDs to
the right prefetch state and dynamically allocates new state for new master
IDs.

mem: Allocate cache writebacks before new MSHRs

This patch changes the order of writeback allocation such that any
writebacks resulting from a tag lookup (e.g. for an uncacheable
access), are added to the writebuffer before any new MSHR entries are
allocated. This ensures that the writebacks logically precedes the new
allocations.

The patch also changes the uncacheable flush to use proper timed (or
atomic) writebacks, as opposed to functional writes.

mem: Cleanup flow for uncacheable accesses

This patch simplifies the code dealing with uncacheable timing
accesses, aiming to align it with the existing miss handling. Similar
to what we do in atomic, a timing request now goes through
Cache::access (where the block is also flushed), and then proceeds to
ignore any existing MSHR for the block in question. This unifies the
flow for cacheable and uncacheable accesses, and for atomic and timing.

mem: Ignore uncacheable MSHRs when finding matches

This patch changes how we search for matching MSHRs, ignoring any MSHR
that is allocated for an uncacheable access. By doing so, this patch
fixes a corner case in the MSHRs where incorrect data ended up being
copied into a (cacheable) read packet due to a first uncacheable MSHR
target of size 4, followed by a cacheable target to the same MSHR of
size 64. The latter target was filled with nonsense data.

mem: Remove redundant allocateUncachedReadBuffer in cache

This patch removes the no-longer-needed
allocateUncachedReadBuffer. Besides the checks it is exactly the same
as allocateMissBuffer and thus provides no value.

mem: Modernise MSHR iterators to C++11

This patch updates the iterators in the MSHR and MSHR queues to use
C++11 range-based for loops. It also does a bit of additional house
keeping.

tests: Update stats for cache block alignment

mem: Align all MSHR entries to block boundaries

This patch aligns all MSHR queue entries to block boundaries to
simplify checks for matches. Previously there were corner cases that
could lead to existing entries not being identified as matches.

There are, rather alarmingly, a few regressions that change with this
patch.

mem: Rename PREFETCH_SNOOP_SQUASH flag to BLOCK_CACHED

This patch subsumes the PREFETCH_SNOOP_SQUASH flag with the more
generic BLOCK_CACHED flag. Future patches implementing cache eviction
messages can use the BLOCK_CACHED flag in almost the same manner as
hardware prefetches use the PREFETCH_SNOOP_SQUASH flag. The
PREFTECH_SNOOP_FLAG is set if the prefetch target is found in the tags
or the MSHRs in any state, so we are simply replacing calls to
setPrefetchSquashed() with setBlockCached(). The case of where the
prefetch target is found in the writeback MSHRs of upper level caches
continues to be covered by the MEM_INHIBIT flag.

sim: Update limit_event reuse to final version

Matching final version on reviewboard.

cpu: Fix InstPBTrace inheritance

This patch fixes an issue that prevented gem5 to be built with C++
config and without Python.

mem: rename Locked/LOCKED to LockedRMW/LOCKED_RMW

Makes x86-style locked operations even more distinct from
LLSC operations.  Using "locked" by itself should be
obviously ambiguous now.

config: expand '~' and '~user' in paths

misc: quote args in echoed command line

Currently if there are shell special characters in a
command-line argument, you can't copy and paste the
echoed command line onto a shell prompt because the
characters aren't quoted properly.  This patch fixes
that problem.

config: Add ability to exit simulation after initialization

When using gem5 as a slave simulator, it will not advance the
clock on its own and depends on the master simulator calling
simulate(). This new option lets us use the Python scripts
to do all the configuration while stopping short of actually
simulating anything.

sim: Reuse the same limit_event in simulate()

This patch accomplishes two things:
1. Makes simulate()'s GlobalSimLoopExitEvent a singleton reused
   across calls. This is slightly more efficient than recreating
   it every time.
2. Gives callers to simulate() (especially other simulators) a
   foolproof way of knowing that the simulation period ended
   successfully by hitting the limit event. They can call
   getLimitEvent() and compare it to the return
   value of simulate().

This change was motivated by an ongoing effort to integrate gem5
and SST, with SST as the master sim and gem5 as the slave sim.

mem: Tidy up Request

This patch does a bit of house keeping, fixing up typos, removing dead
code etc.

tests: Final reclassification of quick regressions

A few regressions were still considered long, but finished well within
the 180 seconds. They are only a handful (mostly mcf in atomic).

--HG--
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/config.ini => tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/config.ini
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/simerr => tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/simerr
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/simout => tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/simout
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/stats.txt => tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/stats.txt
rename : tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/system.terminal => tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview-switcheroo-timing/system.terminal
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/chair.cook.ppm => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/chair.cook.ppm
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/config.ini => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/config.ini
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/mcf.out => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/mcf.out
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/simerr => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/simerr
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/simout => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/simout
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/stats.txt => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-atomic/stats.txt
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/chair.cook.ppm => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/chair.cook.ppm
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/config.ini => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/config.ini
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/mcf.out => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/mcf.out
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/simerr => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/simerr
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/simout => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/simout
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/stats.txt => tests/quick/se/10.mcf/ref/arm/linux/simple-timing/stats.txt
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/config.ini => tests/quick/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/config.ini
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/mcf.out => tests/quick/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/mcf.out
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/simerr => tests/quick/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/simerr
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/simout => tests/quick/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/simout
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/stats.txt => tests/quick/se/10.mcf/ref/sparc/linux/simple-atomic/stats.txt
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/config.ini => tests/quick/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/config.ini
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/mcf.out => tests/quick/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/mcf.out
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/simerr => tests/quick/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/simerr
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/simout => tests/quick/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/simout
rename : tests/long/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/stats.txt => tests/quick/se/10.mcf/ref/x86/linux/simple-atomic/stats.txt
rename : tests/long/se/10.mcf/test.py => tests/quick/se/10.mcf/test.py
rename : tests/long/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/config.ini => tests/quick/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/config.ini
rename : tests/long/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/simerr => tests/quick/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/simerr
rename : tests/long/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/simout => tests/quick/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/simout
rename : tests/long/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/stats.txt => tests/quick/se/30.eon/ref/alpha/tru64/simple-atomic/stats.txt
rename : tests/long/se/30.eon/test.py => tests/quick/se/30.eon/test.py

stats: update Minor stats due to PF bug fix

A recent changeset of mine (http://repo.gem5.org/gem5/rev/4cfe55719da5)
inadvertently fixed a bug in the Minor CPU model which caused it to treat
software prefetches as regular loads.  Prior to this changeset, Minor
did an ad-hoc generation of memory commands that left out the PF check;
because it now uses the common code that the other CPU models use,
it generates prefetches properly.  These stat changes reflect the fact
that the Minor model now issues SoftPFReqs.

tests: Recategorise regressions based on run time

This patch takes a first stab at recategorising the regression tests
based on actual run times. The simple-atomic and simple-timing runs of
vortex and twolf all finish in less than 180 s, and they are
consequently moved from long to quick. All realview64 linux-boot
regressions take more than 700 s, and they are therefore moved to
long.

Later patches will rename quick to short, and further divide the
regressions into short, medium and long.

--HG--
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/config.ini => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/config.ini
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/simerr => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/simerr
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/simout => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/simout
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/stats.txt => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/stats.txt
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/system.terminal => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic-dual/system.terminal
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/config.ini => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/config.ini
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/simerr => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/simerr
rename : tests/quick/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/simout => tests/long/fs/10.linux-boot/ref/arm/linux/realview64-simple-atomic/simout
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rename : tests/long/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.sav => tests/quick/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.sav
rename : tests/long/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.sv2 => tests/quick/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.sv2
rename : tests/long/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.twf => tests/quick/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/smred.twf
rename : tests/long/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/stats.txt => tests/quick/se/70.twolf/ref/x86/linux/simple-timing/stats.txt
rename : tests/long/se/70.twolf/test.py => tests/quick/se/70.twolf/test.py

test, arm: Add scripts to test checkpoints

Add a set of scripts to automatically test checkpointing in the
regression framework. The checkpointing tests are similar to the
switcheroo tests, but instead of switching between CPUs, they
checkpoint the system and restore from the checkpoint again. This is
done at regular intervals, typically while booting Linux.

The implementation is fairly straight forward, with the exception that
we have to work around gem5's inability to restore from a checkpoint
after a system has been instantiated. We work around this by forking
off child processes that does the actual simulation and never
instantiate a system in the parent process unless a maximum checkpoint
count is reached (in which case we just simulate the system to
completion in the parent).

Checkpoint testing is currently only enabled 32- and 64-bit ARM
systems using atomic CPUs.

Note: An unfortunate side-effect of forking is that every new process
will overwrite the stats and terminal output from the previous
process. This means that the output directory only contains data from
the last checkpoint.

config: Add soak test for memtest.py

This patch adds a random option to memtest.py which allows the user to
easily test valid random tree topologies. The patch also adds a
wrapper script to run soak tests using the newly introduced option.

We also adjust the progress interval and progress limit check to make
the output less noisy, and avoid false positives.

Bring on the pain.

arm: Add a GICv2m device

This patch adds a new PIO-accessible GICv2m shim. This shim has a PIO
slave port on one side, and SPI 'wires' on the other. It accepts MSIs
from the system and triggers SPIs on the GIC. It is configurable with
a number of frames, each of which has a number of SPIs and a base SPI
offset.

A Linux driver for GICv2m is available upstream.

arm: Remove the 'magic MSI register' in the GIC (PL390)

This patch removes the code that added this magic register. A
follow-up patch provides a GICv2m MSI shim that gives the same
functionality in a standard ARM system architecture way.

config: Specify OS type and release on command line

This patch enables users to speficy --os-type on the command
line. This option is used to take specific actions for an OS type,
such as changing the kernel command line. This patch is part of the
Android KitKat enablement.

cpu: Fix TrafficGen message format

Fix erroneous message format for fatal error.
Previously, code did not have type indicator (% instead of %d).

Also removed redundant fatal check.

Ran modified sweep.py with in range and out of range values to test.

mem: Use emplace front/back for deferred packets

Embrace C++11 for the deferred packets as we actually store the
objects in the data structure, and not just pointers.

mem: Enable CommMonitor to output traces in atomic mode

The CommMonitor by default only allows memory traces to be gathered in
timing mode. This patch allows memory traces to be gathered in atomic
mode if all one needs is a functional trace of memory addresses used
and timing information is of a secondary concern.

config: Fix DRAM rank option in sweep script

Align with changes in the common bits.

tests: Bump timeout to 5 hours

Align with observed run-times just above 4 hours for some hosts.

mem: remove redundant test in in Cache::recvTimingResp()

For some reason we were checking mshr->hasTargets() even though
we had already called mshr->getTarget() unconditionally earlier
in the same function (which asserts if there are no targets).
Get rid of this useless check, and while we're at it get rid
of the redundant call to mshr->getTarget(), since we still have
the value saved in a local var.

mem: add local var in Cache::recvTimingResp()

The main loop in recvTimingResp() uses target->pkt all over
the place.  Create a local tgt_pkt to help keep lines
under the line length limit.

mem: restructure Packet cmd initialization a bit more

Refactor the way that specific MemCmd values are generated for packets.
The new approach is a little more elegant in that we assign the right
value up front, and it's also more amenable to non-heap-allocated
Packet objects.

Also replaced the code in the Minor model that was still doing it the
ad-hoc way.

This is basically a refinement of http://repo.gem5.org/gem5/rev/711eb0e64249.

mem: clean up write buffer check in Cache::handleSnoop()

The 'if (writebacks.size)' check was redundant, because
writeBuffer.findMatches() would return false if the
writebacks list was empty.

Also renamed 'mshr' to 'wb_entry' in this context since
we are pointing at a writebuffer entry and not an MSHR
(even though it's the same C++ class).

tests: remove not maintained 20.eio-short detailed test

stats: changes to due to recent set of patches

config: Fix for 'android' lookup in disk name
This patch modifies FSConfig.py to look for 'android' only in disk
image name. Before this patch, 'android' was searched in full
disk path.

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

cpu: o3: another assert instead of check

cpu: o3: Remove unused code in iew, add assert instead.

cpu: o3: commit: mark pipeline delay variable as consts

cpu: o3: remove unused stat variables.

cpu: o3: combine if with same condition

cpu: o3: remove member variable squashCounter
The variable is used in only one place and a whole new function setNextStatus()
has been defined just to compute the value of the variable.  Instead of calling
the function, the value is now computed in the loop that preceded the function
call.

cpu: o3: remove unused function annotateMemoryUnits()

stats: update eio stats

Minor differences apparently from recent changes

stats: Update stats to reflect cache and interconnect changes

This is a bulk update of stats to match the changes to cache timing,
interconnect timing, and a few minor changes to the o3 CPU.

mem: Unify all cache DPRINTF address formatting

This patch changes all the DPRINTF messages in the cache to use
'%#llx' every time a packet address is printed. The inclusion of '#'
ensures '0x' is prepended, and since the address type is a uint64_t %x
really should be %llx.

mem: Fix cache MSHR conflict determination

This patch fixes a rather subtle issue in the sending of MSHR requests
in the cache, where the logic previously did not check for conflicts
between the MSRH queue and the write queue when requests were not
ready. The correct thing to do is to always check, since not having a
ready MSHR does not guarantee that there is no conflict.

The underlying problem seems to have slipped past due to the symmetric
timings used for the write queue and MSHR queue. However, with the
recent timing changes the bug caused regressions to fail.

mem: Add byte mask to Packet::checkFunctional

This patch changes the valid-bytes start/end to a proper byte
mask. With the changes in timing introduced in previous patches there
are more packets waiting in queues, and there are regressions using
the checker CPU failing due to non-contigous read data being found in
the various cache queues.

This patch also adds some more comments explaining what is going on,
and adds the fourth and missing case to Packet::checkFunctional.

mem: Add option to force in-order insertion in PacketQueue

By default, the packet queue is ordered by the ticks of the to-be-sent
packages. With the recent modifications of packages sinking their header time
when their resposne leaves the caches, there could be cases of MSHR targets
being allocated and ordered A, B, but their responses being sent out in the
order B,A. This led to inconsistencies in bus traffic, in particular the snoop
filter observing first a ReadExResp and later a ReadRespWithInv.  Logically,
these were ordered the other way around behind the MSHR, but due to the timing
adjustments when inserting into the PacketQueue, they were sent out in the
wrong order on the bus, confusing the snoop filter.

This patch adds a flag (off by default) such that these special cases can
request in-order insertion into the packet queue, which might offset timing
slighty. This is expected to occur rarely and not affect timing results.

mem: Downstream components consumes new crossbar delays

This patch makes the caches and memory controllers consume the delay
that is annotated to a packet by the crossbar. Previously many
components simply threw these delays away. Note that the devices still
do not pay for these delays.

mem: Move crossbar default latencies to subclasses

This patch introduces a few subclasses to the CoherentXBar and
NoncoherentXBar to distinguish the different uses in the system. We
use the crossbar in a wide range of places: interfacing cores to the
L2, as a system interconnect, connecting I/O and peripherals,
etc. Needless to say, these crossbars have very different performance,
and the clock frequency alone is not enough to distinguish these
scenarios.

Instead of trying to capture every possible case, this patch
introduces dedicated subclasses for the three primary use-cases:
L2XBar, SystemXBar and IOXbar. More can be added if needed, and the
defaults can be overridden.

mem: Add crossbar latencies

This patch introduces latencies in crossbar that were neglected
before. In particular, it adds three parameters in crossbar model:
front_end_latency, forward_latency, and response_latency. Along with
these parameters, three corresponding members are added:
frontEndLatency, forwardLatency, and responseLatency. The coherent
crossbar has an additional snoop_response_latency.

The latency of the request path through the xbar is set as
--> frontEndLatency + forwardLatency

In case the snoop filter is enabled, the request path latency is charged
also by look-up latency of the snoop filter.
--> frontEndLatency + SF(lookupLatency) + forwardLatency.

The latency of the response path through the xbar is set instead as
--> responseLatency.

In case of snoop response, if the response is treated as a normal response
the latency associated is again
--> responseLatency;

If instead it is forwarded as snoop response we add an additional variable
+ snoopResponseLatency
and the latency associated is
--> snoopResponseLatency;

Furthermore, this patch lets the crossbar progress on the next clock
edge after an unused retry, changing the time the crossbar considers
itself busy after sending a retry that was not acted upon.

dev, arm: Clean up PL011 and rewrite interrupt handling

The ARM PL011 UART model didn't clear and raise interrupts
correctly. This changeset rewrites the whole interrupt handling and
makes it both simpler and fixes several cases where the correct
interrupts weren't raised or cleared. Additionally, it cleans up many
other aspects of the code.

arm: Share a port for the two table walker objects

This patch changes how the MMU and table walkers are created such that
a single port is used to connect the MMU and the TLBs to the memory
system. Previously two ports were needed as there are two table walker
objects (stage one and stage two), and they both had a port. Now the
port itself is moved to the Stage2MMU, and each TableWalker is simply
using the port from the parent.

By using the same port we also remove the need for having an
additional crossbar joining the two ports before the walker cache or
the L2. This simplifies the creation of the CPU cache topology in
BaseCPU.py considerably. Moreover, for naming and symmetry reasons,
the TLB walker port is connected through the stage-one table walker
thus making the naming identical to x86. Along the same line, we use
the stage-one table walker to generate the master id that is used by
all TLB-related requests.

arm: Remove unnecessary dependencies between AArch64 FP instructions

cpu: o3 register renaming request handling improved

Now, prior to the renaming, the instruction requests the exact amount of
registers it will need, and the rename_map decides whether the instruction is
allowed to proceed or not.

mem: Tidy up the cache debug messages

Avoid redundant inclusion of the name in the DPRINTF string.

mem: Split port retry for all different packet classes

This patch fixes a long-standing isue with the port flow
control. Before this patch the retry mechanism was shared between all
different packet classes. As a result, a snoop response could get
stuck behind a request waiting for a retry, even if the send/recv
functions were split. This caused message-dependent deadlocks in
stress-test scenarios.

The patch splits the retry into one per packet (message) class. Thus,
sendTimingReq has a corresponding recvReqRetry, sendTimingResp has
recvRespRetry etc. Most of the changes to the code involve simply
clarifying what type of request a specific object was accepting.

The biggest change in functionality is in the cache downstream packet
queue, facing the memory. This queue was shared by requests and snoop
responses, and it is now split into two queues, each with their own
flow control, but the same physical MasterPort. These changes fixes
the previously seen deadlocks.

mem: Fix prefetchSquash + memInhibitAsserted bug

This patch resolves a bug with hardware prefetches. Before a hardware prefetch
is sent towards the memory, the system generates a snoop request to check all
caches above the prefetch generating cache for the presence of the prefetth
target. If the prefetch target is found in the tags or the MSHRs of the upper
caches, the cache sets the prefetchSquashed flag in the snoop packet. When the
snoop packet returns with the prefetchSquashed flag set, the prefetch
generating cache deallocates the MSHR reserved for the prefetch. If the
prefetch target is found in the writeback buffer of the upper cache, the cache
sets the memInhibit flag, which signals the prefetch generating cache to
expect the data from the writeback. When the snoop packet returns with the
memInhibitAsserted flag set, it marks the allocated MSHR as inService and
waits for the data from the writeback.

If the prefetch target is found in multiple upper level caches, specifically
in the tags or MSHRs of one upper level cache and the writeback buffer of
another, the snoop packet will return with both prefetchSquashed and
memInhibitAsserted set, while the current code is not written to handle such
an outcome. Current code checks for the prefetchSquashed flag first, if it
finds the flag, it deallocates the reserved MSHR. This leads to assert failure
when the data from the writeback appears at cache. In this fix, we simply
switch the order of checks. We first check for memInhibitAsserted and then for
prefetch squashed.

cpu: Add a PC-value to the traffic generator requests

Have the traffic generator add its masterID as the PC address to the
requests. That way, prefetchers (and other components) that use a PC
for request classification will see per-tester streams of requests.
This enables us to test strided prefetchers with the memchecker, too.

tests: Run regression timeout as foreground

Allow the user to send signals such as Ctrl C to the gem5 runs. Note
that this assumes coreutils >= 8.13, which aligns with Ubuntu 12.04
and RHE6.

arm: Don't truncate 16-bit ASIDs to 8 bits

The ISA code sometimes stores 16-bit ASIDs as 8-bit unsigned integers
and has a couple of inverted checks that mask out the high 8 bits of
an ASID if 16-bit ASIDs have been /enabled/. This changeset fixes both
of those issues.

arm: Correctly access the stack pointer in GDB

We curently use INTREG_X31 instead of INTREG_SPX when accessing the
stack pointer in GDB. gem5 normally uses INTREG_SPX to access the
stack pointer, which gets mapped to the stack pointer corresponding
(INTREG_SPn) to the current exception level. This changeset updates
the GDB interface to use SPX instead of X31 (which is always zero)
when transfering CPU state to gdb.

arm: Fix broken page table permissions checks in remote GDB

The remote GDB interface currently doesn't check if translations are
valid before reading memory. This causes a panic when GDB tries to
access unmapped memory (e.g., when getting a stack trace). There are
two reasons for this: 1) The function used to check for valid
translations (virtvalid()) doesn't work and panics on invalid
translations. 2) The method in the GDB interface used to test if a
translation is valid (RemoteGDB::acc) always returns true regardless
of the return from virtvalid().

This changeset fixes both of these issues.

Ruby: Update backing store option to propagate through to all RubyPorts

Previously, the user would have to manually set access_backing_store=True
on all RubyPorts (Sequencers) in the config files.
Now, instead there is one global option that each RubyPort checks on
initialization.

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

config: Add memcheck stress test

This is a rather unfortunate copy of the memtest.py example script,
that actually stresses the system with true sharing as opposed to the
false sharing of the MemTest. To do so it uses TrafficGen instances to
generate the reads/writes, and MemCheckerMonitor combined with the
MemChecker to check the validity of the read/written values.

As a bonus, this script also enables the addition of prefetchers, and
the traffic is created to have a mix of random addresses and linear
strides. We use the TaggedPrefetcher since the packets do not have a
request with a PC.

At the moment the code is almost identical to the memtest.py script,
and no effort has been made to factor out the construction of the
tree. The challenge is that the instantiation and connection of the
testers and monitors is done as part of the tree building.

cpu: TrafficGen sinks snoops without complaining

To be able to use the TrafficGen in a system with caches we need to
allow it to sink incoming snoop requests. By default the master port
panics, so silently ignore any snoops.