MEM: Unify bus access methods and prepare for master/slave split

This patch unifies the recvFunctional, recvAtomic and recvTiming to
all be based on a similar structure: 1) extract information about the
incoming packet, 2) send it out to the appropriate snoopers, 3)
determine where it is going, and 4) forward it to the right
destination. The naming of variables across the different access
functions is now consistent as well.

Additionally, the patch introduces the member functions releaseBus and
retryWaiting to better distinguish between the two cases when we
should tell a sender to retry. The first case is when the bus goes
from busy to idle, and the second case is when it receives a retry
from a destination that did not immediatelly accept a packet.

As a very minor change, the MMU debug flag is no longer used in the bus.

MEM: Split SimpleTimingPort into PacketQueue and ports

This patch decouples the queueing and the port interactions to
simplify the introduction of the master and slave ports. By separating
the queueing functionality from the port itself, it becomes much
easier to distinguish between master and slave ports, and still retain
the queueing ability for both (without code duplication).

As part of the split into a PacketQueue and a port, there is now also
a hierarchy of two port classes, QueuedPort and SimpleTimingPort. The
QueuedPort is useful for ports that want to leave the packet
transmission of outgoing packets to the queue and is used by both
master and slave ports. The SimpleTimingPort inherits from the
QueuedPort and adds the implemention of recvTiming and recvFunctional
through recvAtomic.

The PioPort and MessagePort are cleaned up as part of the changes.

--HG--
rename : src/mem/tport.cc => src/mem/packet_queue.cc
rename : src/mem/tport.hh => src/mem/packet_queue.hh

Scons: Remove Werror=False in SConscript files

This patch removes the overriding of "-Werror" in a handful of
cases. The code compiles with gcc 4.6.3 and clang 3.0 without any
warnings, and thus without any errors. There are no functional changes
introduced by this patch. In the future, rather than ypassing
"-Werror", address the warnings.

Python: Fix a conditional expression that requires Python 2.5

This patch changes a conditional expression to a conventional if/else
block, which does not require Python >= 2.5.

ARM: Update stats for IT and conditional branch changes

ARM: Fix case where cond/uncond control is mis-specified

ARM: Clean up condCodes in IT blocks.

ARM: IT doesn't need to be serializing.

O3: Fix sizing of decode to rename skid buffer.

ARM: Add RTC to PBX System

O3: Fix size of skid buffer between fetch and decode when widths are different

ARM: Fix uninitialized value in ARM RTC model.

Garnet: Stats at vnet granularity + code cleanup

This patch
(1) Moves redundant code from fixed and flexible networks to BaseGarnetNetwork.
(2) Prints network stats at vnet granularity.

gcc: Clean-up of non-C++0x compliant code, first steps

This patch cleans up a number of minor issues aiming to get closer to
compliance with the C++0x standard as interpreted by gcc and clang
(compile with std=c++0x and -pedantic-errors). In particular, the
patch cleans up enums where the last item was succeded by a comma,
namespaces closed by a curcly brace followed by a semi-colon, and the
use of the GNU-extension typeof (replaced by templated functions). It
does not address variable-length arrays, zero-size arrays, anonymous
structs, range expressions in switch statements, and the use of long
long. The generated CPU code also has a large number of issues that
remain to be fixed, mainly related to overflows in implicit constant
conversion (due to shifts).

clang: Fix recently introduced clang compilation errors

This patch makes the code compile with clang 2.9 and 3.0 again by
making two very minor changes. Firt, it maintains a strict typing in
the forward declaration of the BaseCPUParams. Second, it adds a
FullSystemInt flag of the type unsigned int next to the boolean
FullSystem flag. The FullSystemInt variable can be used in
decode-statements (expands to switch statements) in the instruction
decoder.

scripts: Fix to ensure that port connection count is always set

This patch ensures that the port connection count is set to zero in those
cases when the port is not connected.

ruby_fs.py: Add call to createInterruptController()

FSConfig.py: fix a typo makeLinuxAlphaRubySystem

build: remove implicit-cache setting of scons from recent build faster patch

se.py: Changes to ruby portion due to SE/FS merge
With the SE/FS merge, interrupt controller is created irrespective of the
mode. This patch creates the interrupt controller when Ruby is used and
connects its ports.

O3: Add fatal when fetchWidth > Impl::MaxWidth.

ARM: Fix memory starting at non-zero address and exceeding max mem for a system.

ARM: Update stats for CBNZ fix.

ARM: Fix branch prediction issue with CB(N)Z instruction

ARM: Update stats for valgrind fix and replace config.inis which are out of date.

O3/Ozone: Eliminate dead code counting software prefetch insts

Eliminates dead code in the O3 and Ozone CPU models that counted
software prefetch instructions separately for the ALPHA ISA only.

CheckerCPU: Make some basic regression tests for CheckerCPU

Adds regression tests for the CheckerCPU. ARM ISA support
only at this point.

CheckerCPU: Add function stubs to non-ARM ISA source to compile with CheckerCPU

Making the CheckerCPU a runtime time option requires the code to be compatible
with ISAs other than ARM.  This patch adds the appropriate function
stubs to allow compilation.

CheckerCPU: Make CheckerCPU runtime selectable instead of compile selectable

Enables the CheckerCPU to be selected at runtime with the --checker option
from the configs/example/fs.py and configs/example/se.py configuration
files.  Also merges with the SE/FS changes.

ARM: Don't reset CPUs that are going to be switched in.

System: Move code in initState() back into constructor whenever possible.

The change to port proxies recently moved code out of the constructor into
initState(). This is needed for code that loads data into memory, however
for code that setups symbol tables, kernel based events, etc this is the wrong
thing to do as that code is only called when a checkpoint isn't being restored
from.

ARM: Fix valgrind reported error on O3 that was causing minor stats changes.

cache: Allow main memory to be at disjoint address ranges.

Fix the SPARC fs regression by adding a call to createInterruptController.

build scripts: Made minor modifications to reduce build overhead time.

1. --implicit-cache behavior is default.
2. makeEnv in src/SConscript is conditionally called.
3. decider set to MD5-timestamp
4. NO_HTML build option changed to SLICC_HTML (defaults to False)

Stats: Update stats for changeset 8868

Changeset 8868 slightly changes the statistics for the parser and
bzip2 regressions for ARM o3-timing. This patch merely updates the
statistics to reflect these changes.

SConstruct: rename and document AddM5Option

Got rid of gratuitous M5 reference in the function name.
In the process, wondered why we have this function at all and
spent time trying to get rid of it and eventually firgured out
why it's needed.  Put the answer in a comment so we don't have
to wonder again.

SConstruct: update comments & doc strings

Lots of references to 'M5' still, and some to SE/FS

DynInst: get rid of dead MyHash code.

Not sure what this was ever used for, but it
doesn't seem used anymore.

CPU: Check that the interrupt controller is created when needed

This patch adds a creation-time check to the CPU to ensure that the
interrupt controller is created for the cases where it is needed,
i.e. if the CPU is not being switched in later and not a checker CPU.

The patch also adds the "createInterruptController" call to a number
of the regression scripts.

Stats: Fix the realview regression stats after nvmem move

This patch updates the realview regressions stats to reflect that nvmem
moved in the object hierarchy and is now under system.realview.

Ruby: Rename RubyPort::sendTiming to avoid overriding base class

This patch renames the sendTiming member function in the RubyPort to
avoid inadvertently hiding Port::sendTiming (discovered through some
rather painful debugging). The RubyPort does, in fact, rely on the
functionality of the queued port and the implementation merely
schedules a send the next cycle. The new name for the member function
is sendNextCycle to better reflect this behaviour.

In the unlikely event that we ever shift to using C++11 the member
functions in Port should have a "final" identifier to prevent any
overriding in derived classes.

ARM: FIx a bug preventing multiple cores booting a VExpress_EMM machine.

New kernel code verifies that multi-processor extensions are available
before booting secondary CPUs.

ARM: FIx missing cf controller connection.

VNC: spacing

Fixed some spacing in a switch statement

ARM: Add support for Versatile Express extended  memory map

Also clean up how we create boot loader memory a bit.

ARM: Add RTC device for ARM platforms.

This change implements a PL031 real time clock.

--HG--
rename : src/dev/arm/timer_sp804.cc => src/dev/arm/rtc_pl031.cc
rename : src/dev/arm/timer_sp804.hh => src/dev/arm/rtc_pl031.hh

ARM: Add limited CP14 support.

New kernels attempt to read CP14 what debug architecture is available.
These changes add the debug registers and return that none is currently
available.

Cache: Fix an issue with LRU when bonus block is used to complete transaction.

The block is never inserted because it's the one extra block in the cache, but
it can be invalidated twice in a row. In that case the block doesn't have a
new master id (beacuse it was never inserted), however it is valid and
the accounting goes wrong at that point.

ARM: move kernel func event to correct location.

With the recent series of patches, the symbol table loading moved from
"construct" time to "init" time, but the kernel function event
callback registration was left behind. This patch moves it to the
proper location.

ARM: fix bits-to-fp conversion function declarations.

Add extra declarations to allow the compiler to pick up the right function.
Please note that these declarations have been added as part of the
clang-related changes.

x86: Fix x86 TLB and Walker
This patch adds a function to X86 tlb that returns the
walker port. This port is required for correctly connecting
the walker ports for the cpu just switched in

x86: Fix switching of CPUs
This patch prevents creation of interrupt controller for
cpus that will be switched in later

Config: make option ruby available always

MEM: Make all the port proxy members const

This is a trivial patch that merely makes all the member functions of
the port proxies const. There is no good reason why they should not
be, and this change only serves to make it explicit that they are not
modified through their use.

SWIG: Ensure ptrdiff_t is a known type in gcc >= 4.6.1

This patch fixes a compilation error that occurs with gcc >= 4.6.1,
caused by swig not including cstddef and not using the std:: namespace
prefix for ptrdiff_t. There is an old patch,
http://reviews.m5sim.org/r/913/ that no longer applies cleanly and
this might be re-iterating the same issue.

We work around the problem by always enforcing the inclusion of
cstddef in all swig interface declarations, and also by explicitly
using std::ptrdiff_t.

EIO: update stats (mostly order change, some renames)

Make the IO bridge accept address headed to all the local APICs.

X86: Use the M5PanicFault fault in execute methods instead of calling panic.

If an instruction is executed speculatively and hits a situation where it
wants to panic, it should return a fault instead. If the instruction was
misspeculated, the fault can be thrown away. If the instruction wasn't
misspeculated, the fault will be invoked and the panic will still happen.

MEM: Simplify cache ports preparing for master/slave split

This patch splits the two cache ports into a master (memory-side) and
slave (cpu-side) subclass of port with slightly different
functionality. For example, it is only the CPU-side port that blocks
incoming requests, and only the memory-side port that schedules send
events outside of what the transmit list dictates.

This patch simplifies the two classes by relying further on
SimpleTimingPort and also generalises the latter to better accommodate
the changes (introducing trySendTiming and scheduleSend). The
memory-side cache port overrides sendDeferredPacket to be able to not
only send responses from the transmit list, but also send requests
based on the MSHRs.

A follow on patch further simplifies the SimpleTimingPort and the
cache ports.

MEM: Prepare mport for master/slave split

This patch simplifies the mport in preparation for a split into a
master and slave role for the message ports. In particular,
sendMessageAtomic was only used in a single location and similarly so
sendMessageTiming. The affected interrupt device is updated
accordingly.

Ruby: Simplify tester ports by not using SimpleTimingPort

This patch simplfies the master ports used by RubyDirectedTester and
RubyTester by avoiding the use of SimpleTimingPort. Neither tester
made any use of the functionality offered by SimpleTimingPort besides
a trivial implementation of recvFunctional (only snoops) and
recvRangeChange (not relevant since there is only one master).

The patch does not change or add any functionality, it merely makes
the introduction of a master/slave port easier (in a future patch).

MEM: Move all read/write blob functions from Port to PortProxy

This patch moves the readBlob/writeBlob/memsetBlob from the Port class
to the PortProxy class, thus making a clear separation of the basic
port functionality (recv/send functional/atomic/timing), and the
higher-level functional accessors available on the port proxies.

There are only a few places in the code base where the blob functions
were used on ports, and they are all for peeking into the memory
system without making a normal memory access (in the memtest, and the
malta and tsunami pchip). The memtest also exemplifies how easy it is
to create a non-translating proxy if desired. The malta and tsunami
pchip used a slave port to perform a functional read, and this is now
changed to rely on the physProxy of the system (to which they already
have a pointer).

MEM: Make port proxies use references rather than pointers

This patch is adding a clearer design intent to all objects that would
not be complete without a port proxy by making the proxies members
rathen than dynamically allocated. In essence, if NULL would not be a
valid value for the proxy, then we avoid using a pointer to make this
clear.

The same approach is used for the methods using these proxies, such as
loadSections, that now use references rather than pointers to better
reflect the fact that NULL would not be an acceptable value (in fact
the code would break and that is how this patch started out).

Overall the concept of "using a reference to express unconditional
composition where a NULL pointer is never valid" could be done on a
much broader scale throughout the code base, but for now it is only
done in the locations affected by the proxies.

MEM: Move port creation to the memory object(s) construction

This patch moves all port creation from the getPort method to be
consistently done in the MemObject's constructor. This is possible
thanks to the Swig interface passing the length of the vector ports.
Previously there was a mix of: 1) creating the ports as members (at
object construction time) and using getPort for the name resolution,
or 2) dynamically creating the ports in the getPort call. This is now
uniform. Furthermore, objects that would not be complete without a
port have these ports as members rather than having pointers to
dynamically allocated ports.

This patch also enables an elaboration-time enumeration of all the
ports in the system which can be used to determine the masterId.

CPU: Round-two unifying instr/data CPU ports across models

This patch continues the unification of how the different CPU models
create and share their instruction and data ports. Most importantly,
it forces every CPU to have an instruction and a data port, and gives
these ports explicit getters in the BaseCPU (getDataPort and
getInstPort). The patch helps in simplifying the code, make
assumptions more explicit, andfurther ease future patches related to
the CPU ports.

The biggest changes are in the in-order model (that was not modified
in the previous unification patch), which now moves the ports from the
CacheUnit to the CPU. It also distinguishes the instruction fetch and
load-store unit from the rest of the resources, and avoids the use of
indices and casting in favour of keeping track of these two units
explicitly (since they are always there anyways). The atomic, timing
and O3 model simply return references to their already existing ports.

MEM: Fatal when no port can be found for an address

This patch adds a check in the findPort method to ensure that an
invalid port id is never returned. Previously this could happen if no
default port was set, and no address matched the request, in which
case -1 was returned causing a SEGFAULT when using the id to index in
the port array. To clean things up further a symbolic name is added
for the invalid port id.

SimObject: make get_config_as_dict() tolerate undefined params

Without this patch, undefined params cause a cryptic KeyError
in multidict inside get_config_as_dict().  This patch lets
undefined params through get_config_as_dict() so they can
once again generate meaningful error messages later on in
the configuration process.

MEM: Fix residual bus ports and make them master/slave

This patch cleans up a number of remaining uses of bus.port which
is now split into bus.master and bus.slave. The only non-trivial change
is the memtest where the level building now has to be aware of the role
of the ports used in the previous level.

Script: Fix the scripts that use the num_cpus cache parameter

This patch merely removes the use of the num_cpus cache parameter
which no longer exists after the introduction of the masterIds. The
affected scripts fail when trying to set the parameter. Note that this
patch does not update the regression stats.

MEM: Fix master/slave ports in Ruby and non-regression scripts

This patch brings the Ruby and other scripts up to date with the
introduction of the master/slave ports.

bp: fix up stats for changes to branch predictor

BPred: Fix RAS to handle predicated call/return instructions.

Change RAS to fix issues with predicated call/return instructions.
Handled all cases in the life of a predicated call and return instruction.

BP: Fix several Branch Predictor issues.
1. Updates the Branch Predictor correctly to the state
   just after a mispredicted branch, if a squash occurs.
2. If a BTB does not find an entry, the branch is predicted not taken.
   The global history is modified to correctly reflect this prediction.
3. Local history is now updated at the fetch stage instead of
   execute stage.
4. In the Update stage of the branch predictor the local predictors are
   now correctly updated according to the state of local history during
   fetch stage.

This patch also improves performance by as much as 17% on some benchmarks

MEM: Explicit ports and Python binding on CopyEngine

The copy-engine ports were previously created implicitly and bound
based on the dma port peer rather than relying on the normal Python
binding (connectPorts) being called explicitly. This patch makes the
copy engine port similar to all other ports in that they are visibly
in the Python class and bound using the normal explicit calls through
Python.

MEM: Pass the ports from Python to C++ using the Swig params

This patch adds basic information about the ports in the parameter
classes to be passed from the Python world to the corresponding C++
object. Currently, the only information passed is the number of
connected peers, which for a Port is either 0 or 1, and for a
VectorPort reflects the size of the VectorPort. The default port of
the bus had to be renamed to avoid using the name "default" as a field
in the parameter class. It is possible to extend the Swig'ed
information further and add e.g. a pair with a description and size.

MEM: Introduce the master/slave port roles in the Python classes

This patch classifies all ports in Python as either Master or Slave
and enforces a binding of master to slave. Conceptually, a master (such
as a CPU or DMA port) issues requests, and receives responses, and
conversely, a slave (such as a memory or a PIO device) receives
requests and sends back responses. Currently there is no
differentiation between coherent and non-coherent masters and slaves.

The classification as master/slave also involves splitting the dual
role port of the bus into a master and slave port and updating all the
system assembly scripts to use the appropriate port. Similarly, the
interrupt devices have to have their int_port split into a master and
slave port. The intdev and its children have minimal changes to
facilitate the extra port.

Note that this patch does not enforce any port typing in the C++
world, it merely ensures that the Python objects have a notion of the
port roles and are connected in an appropriate manner. This check is
carried when two ports are connected, e.g. bus.master =
memory.port. The following patches will make use of the
classifications and specialise the C++ ports into masters and slaves.

tests: fix diff-out script for op/inst stat changes.

X86:  open flags: Another patch from Vince Weaver

configs: fix minor config bugs posted on the mailing list

stats: update stats for insts/ops and master id changes

cpu: add separate stats for insts/ops both globally and per cpu model

mem: fix cache stats to use request ids correctly

This patch fixes the cache stats to use the new request ids.
Cache stats also display the requestor names in the vector subnames.
Most cache stats now include "nozero" and "nonan" flags to reduce the
amount of excessive cache stat dump. Also, simplified
incMissCount()/incHitCount() functions.

mem: Add a master ID to each request object.

This change adds a master id to each request object which can be
used identify every device in the system that is capable of issuing a request.
This is part of the way to removing the numCpus+1 stats in the cache and
replacing them with the master ids. This is one of a series of changes
that make way for the stats output to be changed to python.

prefetcher: Make prefetcher a sim object instead of it being a parameter on cache

Regressions: Update stats due to change in MESI protocol

SPARC: Make PSTATE and HPSTATE a BitUnion.

This gets rid of cryptic bits of code with lots of bit manipulation, and makes
some comments redundant.

Ruby: Remove isTagPresent() calls from Sequencer.cc
This patch removes the calls to isTagPresent() from Sequencer.cc. These
calls are made just for setting the cache block to have been most recently
used. The calls have been folded in to the function setMRU().

MESI: Add queues for stalled requests
This patch adds support for stalling the requests queued up at different
controllers for the MESI CMP directory protocol. Earlier the controllers
would recycle the requests using some fixed latency. This results in
younger requests getting serviced first at times, and can result in
starvation. Instead all the requests that need a particular block to be
in a stable state are moved to a separate queue, where they wait till
that block returns to a stable state and then they are processed.

sim/system: initialize the pagePtr variable

Regressions: Update stats due to O3 CPU changes

O3 CPU: Improve handling of delayed commit flag
The delayed commit flag is used in conjunction with interrupt pending flag to
figure out whether or not fetch stage should get more instructions. This patch
clears this flag when instructions are squashed. Also, in case an interrupt is
pending, currently it is not possible to access the instruction cache. This
patch allows accessing the cache in case this flag is set.

O3 CPU: Strengthen condition for handling interrupts
The condition for handling interrupts is to check whether or not the cpu's
instruction list is empty. As observed, this can lead to cases in which even
though the instruction list is empty, interrupts are handled when they should
not be. The condition is being strengthened so that interrupts get handled only
when the last committed microop did not had IsDelayedCommit set.

O3 CPU: Provide the squashing instruction
This patch adds a function to the ROB that will get the squashing instruction
from the ROB's list of instructions. This squashing instruction is used for
figuring out the macroop from which the fetch stage should fetch the microops.
Further, a check has been added that if the instructions are to be fetched
from the cache maintained by the fetch stage, then the data in the cache should
be valid and the PC of the thread being fetched from is same as the address of
the cache block.

O3 Fetch: Check if PC is pointing to Microcode ROM

SE/FS: Record the system pointer all the time for the simple CPU.

This pointer was only being stored in code that came from SE mode. The system
pointer is always meaningful and available, so it should always be stored.

MEM: Remove onRetryList from BusPort and rely on retryList

This patch removes the onRetryList field from the BusPort class and
entirely relies on the retryList which holds all ports that are
waiting to retry. The onRetryList field and the retryList were
previously used with overloaded functionalities and only one is really
needed (there were also checks to assert they held the same
information). After this patch the bus ports will be split into master
and slave ports and this simplifies that transition.

Checker: Access workload element 0 only if there is an element 0.

Faults: Turn off arch/faults.hh

Because there are no longer architecture independent but specialized functions
in arch/XXX/faults.hh, code that isn't using the faults from a particular ISA
no longer needs to be able to include them through the switching header file
arch/faults.hh. By removing that header file (arch/faults.hh), the potential
interface between ISA code and non ISA code is narrowed.

m5=>gem5: Make the regression script build gem5.* instead of m5.*