sim: Add voltage() function to clocked_object

Adding voltage function which returns the current voltage
for a given clocked object. It's handy for power models and
similar stuff that need to retrieve voltage. Function
frequency() is already there, so I see no reason for not having
this one too.

cpu: Change literal integer constants to meaningful labels

fu_pool and inst_queue were using -1 for "no such FU" and -2 for "all those
FUs are busy at the moment" when requesting for a FU and replying. This
patch introduces new constants NoCapableFU and NoFreeFU respectively.

In addition, the condition (idx == -2 || idx != -1) is equivalent to
(idx != -1), so this patch also simplifies that.

--HG--
extra : rebase_source : 4833717b9d1e09d7594d1f34f882e13fc4b86846

base: Fix gpu-compute output stream creation

Match changes in output stream.

kvm: Shutdown KVM and disconnect performance counters on fork

We can't/shouldn't use KVM after a fork since the child and parent
probably point to the same VM. Knowing the exact effects of this is
hard, but they are likely to be messy. We also disconnect the
performance counters attached to the guest. This works around what
seems to be a kernel bug where spurious SIGIOs get delivered to the
forked child process.

Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>
[sascha.bischoff@arm.com: Rebased patches onto a newer gem5 version]
Signed-off-by: Sascha Bischoff <sascha.bischoff@arm.com>
[andreas.sandberg@arm.com: Fatal if entering KVM in child process ]
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

sim: Add support for forking

This changeset adds forking capabilities to the gem5 python scripts. A fork
method is added to simulate.py. This method is responsible for forking the
simulator itself, and will direct all output files to a new output directory
based on the fork sequence number. The default name of the output directory is
the same as the parent with the suffix ".fN" added where N is the fork sequence
number. The fork method provides the option to specify if the system should be
drained prior to forking, or not. By default the system is drained to ensure
that there are no in-flight transactions.

When forking the simulator, the fork method returns the PID of the child
process, or returns 0 if running in the child. This is in line with the standard
Python forking interface.

Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>
[sascha.bischoff@arm.com: Rebased patches onto a newer gem5 version]
Signed-off-by: Sascha Bischoff <sascha.bischoff@arm.com>
[andreas.sandberg@arm.com: Updated to comply with modern draining semantics ]
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

dev: Add post-fork handling for disk images

This changeset adds support for notifying the disk images that the simulator has
been forked. We need to disable the saving of the CoW disk image from the child
process, and we need to make sure that systems which use a raw disk image are
not allowed to fork to avoid two or more gem5 processes writing to the same disk
image.

Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>
[sascha.bischoff@arm.com: Rebased patches onto a newer gem5 version]
Signed-off-by: Sascha Bischoff <sascha.bischoff@arm.com>
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

sim: Add support for notifying Drainable objects of a fork

When forking a gem5 process, some objects need to clean up resources
(mainly file descriptions) shared between the child and the parent of
the fork. This changeset adds the notifyFork() method to Drainable,
which is called in the child process.

Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>
[sascha.bischoff@arm.com: Rebased patches onto a newer gem5 version]
Signed-off-by: Sascha Bischoff <sascha.bischoff@arm.com>
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

base: Add support for changing output directories

This changeset adds support for changing the simulator output
directory. This can be useful when the simulation goes through several
stages (e.g., a warming phase, a simulation phase, and a verification
phase) since it allows the output from each stage to be located in a
different directory. Relocation is done by calling core.setOutputDir()
from Python or simout.setOutputDirectory() from C++.

This change affects several parts of the design of the gem5's output
subsystem. First, files returned by an OutputDirectory instance (e.g.,
simout) are of the type OutputStream instead of a std::ostream. This
allows us to do some more book keeping and control re-opening of files
when the output directory is changed. Second, new subdirectories are
OutputDirectory instances, which should be used to create files in
that sub-directory.

Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas@sandberg.pp.se>
[sascha.bischoff@arm.com: Rebased patches onto a newer gem5 version]
Signed-off-by: Sascha Bischoff <sascha.bischoff@arm.com>
Signed-off-by: Andreas Sandberg <andreas.sandberg@arm.com>

util: update Java JNI interface to m5ops

Synchronize with
ab19693da "pseudo inst,util: Add optional key to initparam pseudo instruction"

mem, cpu: Add assertions to snoop invalidation logic

This patch adds assertions that enforce that only invalidating snoops
will ever reach into the logic that tracks in-order load completion and
also invalidation of LL/SC (and MONITOR / MWAIT) monitors. Also adds
some comments to MSHR::replaceUpgrades().

cpu: Fix LLSC atomic CPU wakeup

Writes to locked memory addresses (LLSC) did not wake up the locking
CPU. This can lead to deadlocks on multi-core runs. In AtomicSimpleCPU,
recvAtomicSnoop was checking if the incoming packet was an invalidation
(isInvalidate) and only then handled a locked snoop. But, writes are
seen instead of invalidates when running without caches (fast-forward
configurations). As as simple fix, now handleLockedSnoop is also called
even if the incoming snoop packet are from writes.

arm: Squash after returning from exceptions in v7

Properly done for the ERET instruction in v8, but not for v7.
Many control register changes are only visible after explicit
instruction synchronization barriers or exception entry/exit.
This means mode changing instructions should squash any
younger in-flight speculative instructions.

base: support gzip-compressed object files

stats: Update stats to reflect forwarding of InvalidateReq

mem: Ensure that InvalidateReq is not forwarded as ReadExReq

This patch fixes an issue where an InvalidationReq only traversed one
level of the cache hierarchy, and was subsequently turned into a
ReadExReq due to it needing writable, and the command not being
checked for explicitly.

cpu: TraceGen fix for tick frequency check

Bug fix for check on protobuf file frequency being different than
global frequency.

The ASCII encoder script is also fixed, and the example trace used in
the regressions is updated.

dev, arm: Implement the NoMali reset callback

Add a callback handler for the NoMali reset callback. This callback is
called whenever the GPU is reset using the register interface or the
NoMali API. The callback can be used to override ID registers using
the raw register API.

dev, arm: Refactor the NoMali GPU

Refactor and cleanup the NoMaliGpu class:

  * Use a std::map instead of a switch block to map the parameter enum
    describing the GPU type to a NoMali type.

  * Remove redundant NoMali handle from the interrupt callback.

  * Make callbacks and API wrappers protected instead of private to
    enable future extensions.

  * Wrap remaining NoMali API calls.

arm: Ship Linux device trees with gem5

Ship aarch32 and aarch64 device trees with gem5. We currently ship
device trees as a part of the gem5 Linux kernel repository. This makes
tracking hard since device trees are supposed to be platform dependent
rather than kernel dependent (Linux considers device trees to be a
stable kernel ABI). It also makes code sharing between aarch32 and
aarch64 impossible.

This changeset implements a set of device trees for the new
VExpress_GEM5_V1 platform. The platform is described in a shared file
that is separate from the memory/CPU description. Due to differences
in how secondary CPUs are initialized, aarch32 and aarch64 use
different base files describing CPU nodes and the machine's
compatibility property.

scons: Add missing override to appease clang

Make clang happy...again.

ruby: move range change send from RubyPort to derived classes.

gpu: fix bugs with MemFence, Flat Instrs and Resource utilization

Both Memory Fence is now flagged as Global Memory only to avoid resource
oversubscribing.
Flat instructions now check for Shared Memory resource busy to avoid
oversubscribing resources.
All WaitClass resources now use cycles (not ticks) to register the number
of pipe stages between Scoreboard and Execute to be consistent with
instruction scheduling logic which always used clock cycles.

gpu-compute: remove brig_object.hh from hsa_object.cc

brig_object.hh is specific to the HSAIL ISA, and hence should not be
included in ISA-agnostic code.

ruby: send address ranges from RubyPort

scons: Enable building with the gcc/clang Address Sanitizer

Allow the user to easily build gem5 with the Address Sanitizer, part
of both gcc and clang these days.

misc: Add missing overrides to appease clang

Since the last round of fixes a few new issues have snuck in. We
should consider switching the regression runs to clang.

mem: Avoid using invalid iterator in cache lock list traversal

Fix up issue highlighted by Valgrind and the clang Address Sanitizer.

ruby: make DMASequencer inherit from RubyPort

This patch essentially rolls back 10518:30e3715c9405 to make RubyPort the
parent class of DMASequencer.  It removes redundant code and restores some
features which were lost when directly inheriting from MemObject.  For
example,
DMASequencer can now communicate to other devices using PIO, which is useful
for memmory-mapped communication between multiple DMADevices.

configs: add command-line option to stop debug output

This patch adds a --debug-end flag to main.py so that debug output can be
stoped at a specified tick, while allowing the simulation to continue. It is
useful in situations where you would like to produce a trace for a region of
interest while still collecting stats for the entire run. This is in contrast
to the currently existing --debug-break flag, which terminates the simulation
at the tick.

syscall_emul: Implement clock_getres() system call

This patch implements the clock_getres() system call for arm and x86 in linux
SE mode.

stats: Update stats to reflect changes to cache and crossbar

mem: Be less conservative in clearing load locks in the cache

Avoid being overly conservative in clearing load locks in the cache,
and allow writes to the line if they are from the same context. This
is in line with ALPHA and ARM.

mem: Move the point of coherency to the coherent crossbar

This patch introduces the ability of making the coherent crossbar the
point of coherency. If so, the crossbar does not forward packets where
a cache with ownership has already committed to responding, and also
does not forward any coherency-related packets that are not intended
for a downstream memory controller. Thus, invalidations and upgrades
are turned around in the crossbar, and the memory controller only sees
normal reads and writes.

In addition this patch moves the express snoop promotion of a packet
to the crossbar, thus allowing the downstream cache to check the
express snoop flag (as it should) for bypassing any blocking, rather
than relying on whether a cache is responding or not.

mem: Align cache behaviour in atomic when upstream is responding

Adopt the same flow as in timing mode, where the caches on the path to
memory get to keep the line (if present), and we use the
responderHadWritable flag to determine if we need to forward the
(invalidating) packet or not.

mem: Align how snoops are handled when hitting writebacks

This patch unifies the snoop handling in case of hitting writebacks
with how we handle snoops hitting in the tags. As a result, we end up
using the same optimisation as the normal snoops, where we inform the
downstream cache if we encounter a line in Modified (writable and
dirty) state, which enables us to avoid sending out express snoops to
invalidate any Shared copies of the line. A few regressions
consequently change, as some transactions are sunk higher up in the
cache hierarchy.

mem: Deduce if cache should forward snoops

This patch changes how the cache determines if snoops should be
forwarded from the memory side to the CPU side. Instead of having a
parameter, the cache now looks at the port connected on the CPU side,
and if it is a snooping port, then snoops are forwarded. Less error
prone, and less parameters to worry about.

The patch also tidies up the CPU classes to ensure that their I-side
port is not snooping by removing overrides to the snoop request
handler, such that snoop requests will panic via the default
MasterPort implement

scons: always generate sim/tags.cc

Due to insufficient build deps, the checkpoint tags might not get
updated; this commit solves this. Due to the uncommon nature of the
build target, regenerating tags.cc is a fairly clean solution. Since
SCons hashes file contents, it won't recompile anything unless a new
checkpoint upgrader is actually added.

--HG--
extra : amend_source : ed3879da7668554693f697076deaf5029cc9b954

x86: revamp cmpxchg8b/cmpxchg16b implementation

The previous implementation did a pair of nested RMW operations,
which isn't compatible with the way that locked RMW operations are
implemented in the cache models.  It was convenient though in that
it didn't require any new micro-ops, and supported cmpxchg16b using
64-bit memory ops.  It also worked in AtomicSimpleCPU where
atomicity was guaranteed by the core and not by the memory system.
It did not work with timing CPU models though.

This new implementation defines new 'split' load and store micro-ops
which allow a single memory operation to use a pair of registers as
the source or destination, then uses a single ldsplit/stsplit RMW
pair to implement cmpxchg.  This patch requires support for 128-bit
memory accesses in the ISA (added via a separate patch) to support
cmpxchg16b.

arch, x86: add support for arrays as memory operands

Although the cache models support wider accesses, the ISA descriptions
assume that (for the most part) memory operands are integer types,
which makes it difficult to define instructions that do memory accesses
larger than 64 bits.

This patch adds some generic support for memory operands that are arrays
of uint64_t, and specifically a 'u2qw' operand type for x86 that is an
array of 2 uint64_ts (128 bits).  This support is unused at this point,
but will be needed shortly for cmpxchg16b.  Ideally the 128-bit SSE
memory accesses will also be rewritten to use this support.

Support for 128-bit accesses could also have been added using the gcc
__int128_t extension, which would have been less disruptive.  However,
although clang also supports __int128_t, it's still non-standard.
Also, more importantly, this approach creates a path to defining
256- and 512-byte operands as well, which will be useful for eventual
AVX support.

arch: get rid of dummy var init

MemOperand variables were being initialized to 0
"to avoid 'uninitialized variable' errors" but these
no longer seem to be a problem (with the exception of
one use case in POWER that is arguably broken and
easily fixed here).

Getting rid of the initialization is necessary to
set up a subsequent patch which extends memory
operands to possibly not be scalars, making the
'= 0' initialization no longer feasible.

syscall_emul: fix bug in aux vector initialization

Writing 16 bytes from an 8-byte source value is a bad idea.
This doesn't appear to have broken anything, but showed up
as spurious differences when tracediffing runs.

style: eliminate explicit boolean comparisons

Result of running 'hg m5style --skip-all --fix-control -a' to get
rid of '== true' comparisons, plus trivial manual edits to get
rid of '== false'/'== False' comparisons.

Left a couple of explicit comparisons in where they didn't seem
unreasonable:
invalid boolean comparison in src/arch/mips/interrupts.cc:155
>>        DPRINTF(Interrupt, "Interrupts OnCpuTimerINterrupt(tc) == true\n");<<
invalid boolean comparison in src/unittest/unittest.hh:110
>>            "EXPECT_FALSE(" #expr ")", (expr) == false)<<

x86: create function to check miscreg validity

In the process of trying to get rid of an '== false' comparison,
it became apparent that a slightly more involved solution was
needed.  Split this out into its own changeset since it's not
a totally trivial local change like the others.

util: fix apparent statetrace bug

In the process of trying to eliminate boolean comparisons,
I ran across this statement that appears to be a bug
(should have been an assignment).

util: added line length and boolean comparison style checkers

Added checkers for line length and boolean comparisons
(== true/== false) to the style script.

style: fix missing spaces in control statements

Result of running 'hg m5style --skip-all --fix-control -a'.

style: remove trailing whitespace

Result of running 'hg m5style --skip-all --fix-white -a'.

util: clean up and extend style checker

Added a new Verifier object to check for and fix spacing
between if/while/for and following paren.

Restructured Verifier class to make it easier to add
new subclasses, particularly by using a global list of
verifiers to auto-generate command line options and
simplify the invocation loop.

util: delete old unused style-checking scripts

The functions in these scripts were apparently folded into style.py but the
old scripts were orphaned without being deleted.  Get rid of them so their
existence is no longer confusing.

dist, dev: add an ethernet switch model

stats: update EIO stats for recent changes

ext: fix SST connector

Should work with SST 5.1 and trunk as of right now.

ext: remove redundant parameter in example SST+gem5 test

The SST connector automatically adds --initialize-only to the gem5
"command line" (as it should); the config script doesn't need it.

ext: Update NoMali to external rev f08e0a5

Update NoMali from external revision 9adf9d6 to f08e0a5 and bring in
the following changes:

f08e0a5 Add support for tracking address space state
f11099e Fix job slot register handling when running new jobs
b28c98e api: Add a reset callback
29ac4c3 tests: Update gitignore to cover all future test cases
1c6b893 Propagate reset calls to all job slots
8f8ec15 Remove redundant reg vector in MMU
85d90d2 tests: Fix incorrect extern declaration

stats: update stats to after GPU checkin

ruby: removed Write_Only AccessPermission

ruby: changed all references to numCPs to num-cp

ruby: split CPU and GPU latency stats

gpu-compute: AMD's baseline GPU model

mem: write combining for ruby protocols

This patch adds support for write-combining in ruby.

* * *
mem: support for gpu-style RMWs in ruby

This patch adds support for GPU-style read-modify-write (RMW) operations in
ruby. Such atomic operations are traditionally executed at the memory controller
(instead of through an L1 cache using cache-line locking).

Currently, this patch works by propogating operation functors through the memory
system.

mem: misc flags for AMD gpu model

This patch add support to mark memory requests/packets with attributes defined
in HSA, such as memory order and scope.

sim: fix redundant --debug-start help string

Just changes the metavar for --debug-start from TIME
to TICK in cset 72046b9b3323 and didn't notice that the
comment "must be in ticks" is now redundant.

cpu. arch: add initiateMemRead() to ExecContext interface

For historical reasons, the ExecContext interface had a single
function, readMem(), that did two different things depending on
whether the ExecContext supported atomic memory mode (i.e.,
AtomicSimpleCPU) or timing memory mode (all the other models).
In the former case, it actually performed a memory read; in the
latter case, it merely initiated a read access, and the read
completion did not happen until later when a response packet
arrived from the memory system.

This led to some confusing things, including timing accesses
being required to provide a pointer for the return data even
though that pointer was only used in atomic mode.

This patch splits this interface, adding a new initiateMemRead()
function to the ExecContext interface to replace the timing-mode
use of readMem().

For consistency and clarity, the readMemTiming() helper function
in the ISA definitions is renamed to initiateMemRead() as well.
For x86, where the access size is passed in explicitly, we can
also get rid of the data parameter at this level.  For other ISAs,
where the access size is determined from the type of the data
parameter, we have to keep the parameter for that purpose.

cpu: remove unnecessary data ptr from O3 internal read() funcs

The read() function merely initiates a memory read operation; the
data doesn't arrive until the access completes and a response packet
is received from the memory system.  Thus there's no need to provide
a data pointer; its existence is historical.

Getting this pointer out of this internal o3 interface sets the
stage for similar cleanup in the ExecContext interface.  Also
found that we were pointlessly setting the contents at this pointer
on a store forward (the useful memcpy happens just a few lines
below the deleted one).

arch: don't call *Timing functions from *Atomic versions

The readMemAtomic/writeMemAtomic helper functions were calling
readMemTiming/writeMemTiming respectively.  This is functionally
correct, since the *Timing functions are doing the same access
initiation operation as the *Atomic functions (just that the
*Atomic versions also complete the access in line).  It also
provides for some (very minimal) code reuse.  Unfortunately,
it's potentially pretty confusing, since it makes it look like
the atomic accesses are somehow being converted to timing
accesses.  It also gets in the way of specializing the timing
interface (as will be done in a future patch).

arch: get rid of unused LargestRead typedef

sim: don't ignore SIG_TRAP

By ignoring SIG_TRAP, using --debug-break <N> when not connected to
a debugger becomes a no-op.  Apparently this was intended to be a
feature, though the rationale is not clear.

If we don't ignore SIG_TRAP, then using --debug-break <N> when not
connected to a debugger causes the simulation process to terminate
at tick N.  This is occasionally useful, e.g., if you just want to
collect a trace for a specific window of execution then you can combine
this with --debug-start to do exactly that.

In addition to not ignoring the signal, this patch also updates
the --debug-break help message and deletes a handful of unprotected
calls to Debug::breakpoint() that relied on the prior behavior.

stats: update SPARC FS stats

The fs/80.solaris-boot/sparc/solaris/t1000-simple-atomic test was
broken for so long that, now that it's working again, the stats
output is out of date.  This changeset updates the outputs, on
the assumption that the stats changes are all valid differences
due to other changes made while it was broken.

dev, arm: Add a platform with support for both aarch32 and aarch64

Add a platform with support for both aarch32 and aarch64. This
platform implements a subset of the devices in a real Versatile
Express and extends it with some gem5-specific functionality. It is in
many ways similar to the old VExpress_EMM64 platform, but supports the
following new features:

  * Automatic PCI interrupt assignment
  * PCI interrupts allocated in a contiguous range.
  * Automatic boot loader selection (32-bit / 64-bit)
  * Cleaner memory map where gem5-specific devices live in CS5 which
    isn't used by current Versatile Express platforms.
  * No fake devices. Devices that were previously faked will be
    removed from the device tree instead.
  * Support for 510 GiB contiguous memory

dev, arm: Add support for automatic PCI interrupt routing

Add support for automatic PCI interrupt routing using a device's ID on
the PCI bus. Our current DTBs typically tell the kernel that we do
this or something similar when declaring the PCI controller. This
changeset adds an option to make the simulator behave in the same way.

Interrupt routing can be selected by setting the int_policy parameter
in the GenericArmPciHost. The following values are supported:

  * ARM_PCI_INT_STATIC: Use the old static routing policy using the
    interrupt line from a device's configurtion space.

  * ARM_PCI_INT_DEV: Use device number on the PCI bus to map to an
    interrupt in the GIC. The interrupt is computed as:

    gic_int = int_base + (pci_dev % int_count)

  * ARM_PCI_INT_PIN: Use device interrupt pin on the PCI bus to map to
    an interrupt in the GIC. The PCI specification reserves pin ID 0
    for devices without interrupts, the interrupt therefore computed
    as:

    gic_int = int_base + ((pin - 1) % int_count)

mem: fix bug in packet access endianness changes

The new Packet::setRaw() method incorrectly still contained
an htog() conversion.  As a result, calls to the old set()
method (now defined as setRaw(htog(v))) underwent two htog
conversions, which breaks things when htog() is not a no-op.

Interestingly the only test that caught this was a SPARC
boot test, where an IsaFake device with a non-zero return
value was getting swapped twice resulting in a register
getting loaded with 0x100000000000000 instead of 1.
(Good reason for keeping SPARC around, perhaps?)

scons: Enable -Wextra by default

Make best use of the compiler, and enable -Wextra as well as
-Wall. There are a few issues that had to be resolved, but they are
all trivial.

ext: Replace gzstream with iostream3 from zlib to avoid LGPL

This patch replaces the gzstream zlib wrapper with the iostream3
wrapper provided as part of zlib contributions. The main reason for
the switch is to avoid including LGPL in the default gem5
build. iostream3 is provided under a more permissive license:

The code is provided "as is", with the permission to use, copy,
modify, distribute and sell it for any purpose without fee.

configs: Fix inheritance of HMCSystem and cleanup spacing

Minor fix to ensure the HMCSystem can actually be instantiated
(SimObject cannot be created). Also address some spacing issues.

config: Updates for distributed gem5 simulations

dev: Distributed Ethernet link for distributed gem5 simulations

Distributed gem5 (abbreviated dist-gem5) is the result of the
convergence effort between multi-gem5 and pd-gem5 (from Univ. of
Wisconsin). It relies on the base multi-gem5 infrastructure for packet
forwarding, synchronisation and checkpointing but combines those with
the elaborated network switch model from pd-gem5.

--HG--
rename : src/dev/net/multi_etherlink.cc => src/dev/net/dist_etherlink.cc
rename : src/dev/net/multi_etherlink.hh => src/dev/net/dist_etherlink.hh
rename : src/dev/net/multi_iface.cc => src/dev/net/dist_iface.cc
rename : src/dev/net/multi_iface.hh => src/dev/net/dist_iface.hh
rename : src/dev/net/multi_packet.hh => src/dev/net/dist_packet.hh

pseudo inst,util: Add optional key to initparam pseudo instruction

The key parameter can be used to read out various config parameters from
within the simulated software.

mem: add CacheVerbose debug flag, filter noisy DPRINTFs

Some of the DPRINTFs added to the classic cache in cset 45df88079f04,
while useful to those unfamiliar with the cache code, end up being
noise when you're familiar with the code but are trying to debug tricky
protocol issues.  (Particularly getting two messages from each cache
as it receives a snoop request then declares that there was no match.)

This patch introduces a CacheVerbose debug flag, and moves a subset of
the added DPRINTFs into that category, so that Cache by itself returns
to being a more succinct summary of cache activity.

Also added a CacheAll compound flag to turn on all the cache-related
debug flags (other than CacheTags, which you *really* have to want badly
to turn it on, IMO).

mem: Do not rely on the NeedsWritable flag for responses

This patch removes the NeedsWritable flag for all responses, as it is
really only the request that needs a writable response. The response,
on the other hand, should in these cases always provide the line in a
writable state, as indicated by the hasSharers flag not being set.

When we send requests that has NeedsWritable set, the response will
always have the hasSharers flag not set. Additionally, there are cases
where the request did not have NeedsWritable set, and we still get a
writable response with the hasSharers flag not set. This never happens
on snoops, but is used by downstream caches to pass ownership
upstream.

As part of this patch, the affected response types are updated, and
the snoop filter is similarly modified to check only the hasSharers
flag (as it should). A sanity check is also added to the packet class,
asserting that we never look at the NeedsWritable flag for responses.

No regressions are affected.

mem: Do not allocate space for packet data if not needed

This patch looks at the request and response command to determine if
either actually has any data payload, and if not, we do not allocate
any space for packet data.

The only tricky case is where the command type is changed as part of
the MSHR functionality. In these cases where the original packet had
no data, but the new packet does, we need to explicitly call
allocate().

mem: Do not alter cache block state on uncacheable snoops

This patch ensures we do not respond with a Modified (dirty and
writable) line if the request is uncacheable, and that the cache
responding retains the line without modifying the state (even if
responding).

mem: Make cache terminology easier to understand

This patch changes the name of a bunch of packet flags and MSHR member
functions and variables to make the coherency protocol easier to
understand. In addition the patch adds and updates lots of
descriptions, explicitly spelling out assumptions.

The following name changes are made:

* the packet memInhibit flag is renamed to cacheResponding

* the packet sharedAsserted flag is renamed to hasSharers

* the packet NeedsExclusive attribute is renamed to NeedsWritable

* the packet isSupplyExclusive is renamed responderHadWritable

* the MSHR pendingDirty is renamed to pendingModified

The cache states, Modified, Owned, Exclusive, Shared are also called
out in the cache and MSHR code to make it easier to understand.

ruby: slicc: have a static MachineType

This patch is imported from reviewboard patch 2551 by Nilay.
This patch moves from a dynamically defined MachineType to a statically
defined one.  The need for this patch was felt since a dynamically defined
type prevents us from having types for which no machine definition may
exist.

The following changes have been made:
i. each machine definition now uses a type from the MachineType enumeration
instead of any random identifier.  This required changing the grammar and the
*.sm files.
ii. MachineType enumeration defined statically in RubySlicc_Exports.sm.
* * *
normal protocol fixes for nilay's parser machine type fix

ruby: slicc: remove support for single machine, multiple types

This patch is imported from reviewboard patch 2550 by Nilay.
It was possible to specify multiple machine types with a single state machine.
This seems unnecessary and is being removed.

stats: more updates due to PCI changes

A couple of the long regressions have been showing as CHANGED
since 11244:a2af58a06c4e despite the updates in 11245:1c5102c0a7a9.
The x86 regression looks like it was just missed, but it's not clear
why the ARM one is giving different results (perhaps a non-determinism
between zizzer and wherever the updated results were run?).

tests: update EIO reference outputs

mem: Explicitly check MSHR snoops for cases not dealt with

Add a sanity check to make it explicit that we currently do not allow
an I/O coherent agent to directly issue writes into the coherent part
of the memory system (it has to go via a cache, and get transformed
into a read ex, upgrade or invalidation).

mem: Remove unused cache squash functionality

This patch removes the unused squash function from the MSHR queue, and
the associated (and also unused) threadNum member from the MSHR.

mem: Avoid unecessary checks when creating HardPFReq in cache

The checks made before sending out a HardPFReq were unecessarily
complex, and checked for cases that never occur. This patch
tidies it up.

mem: Do not use sender state to track forwarded snoops in cache

This patch changes how the cache tracks which snoops are forwarded,
and which ones are created locally. Previously the identification was
based on an empty sender state of a specific class, but this method
fails to distinguish which cache actually attached the sender
state. Instead we use the same mechanism as the crossbar, and keep
track of the requests that have outstanding snoops.

mem: Fix cache sender state handling and add clarification

This patch addresses a bug in how the cache attached the MSHR as a
sender state. Rather than overwriting any existing sender state it now
pushes a new one. The handling of upward snoops is also clarified.

arm: remote GDB: rationalize structure of register offsets

Currently, the wire format of register values in g- and G-packets is
modelled using a union of uint8/16/32/64 arrays.  The offset positions
of each register are expressed as a "register count" scaled according
to the width of the register in question.  This results in counter-
intuitive and error-prone "register count arithmetic", and some
formats would even be altogether unrepresentable in such model, e.g.
a 64-bit register following a 32-bit one would have a fractional index
in the regs64 array.
Another difficulty is that the array is allocated before the actual
architecture of the workload is known (and therefore before the correct
size for the array can be calculated).

With this patch I propose a simpler mechanism for expressing the
register set structure.  In the new code, GdbRegCache is an abstract
class; its subclasses contain straightforward structs reflecting the
register representation.  The determination whether to use e.g. the
AArch32 vs. AArch64 register set (or SPARCv8 vs SPARCv9, etc.) is made
by polymorphically dispatching getregs() to the concrete subclass.
The subclass is not instantiated until it is needed for actual
g-/G-packet processing, when the mode is already known.

This patch is not meant to be merged in on its own, because it changes
the contract between src/base/remote_gdb.* and src/arch/*/remote_gdb.*,
so as it stands right now, it would break the other architectures.
In this patch only the base and the ARM code are provided for review;
once we agree on the structure, I will provide src/arch/*/remote_gdb.*
for the other architectures; those patches could then be merged in
together.

Review Request: http://reviews.gem5.org/r/3207/
Pushed by Joel Hestness <jthestness@gmail.com>

sim: Use the old work item behavior by default

When adding an option to forward work items to the Python environment,
the new behavior was accidentally enabled by default. Set the value of
exit_on_work_items to False by default to revert to the old behavior
unless the simulation scripts explicitly requests work item
forwarding.

configs: Make the default memtest behaviour more complex

Add functional and uncacheable accesses by default.

mem: Fix memory allocation bug in deferred snoop handling

This patch fixes a corner case in the deferred snoop handling, where
requests ended up being used by multiple packets with different
lifetimes, and inadvertently got deleted while they were still in use.

sim: Add an option to forward work items to Python

There are cases where we want the Python world to handle work items
instead of the C++ world. However, that's currently not possible. This
changeset adds the forward_work_items option to the System class. Then
it is set to True, work items will generate workbegin/workend
simulation exists with the work item ID as the exit code and the old
C++ handling is completely bypassed.

--HG--
extra : rebase_source : 8de637a744fc4b6ff2bc763f00cdf8ddf2bff885

mem: add request types for acquire and release

Add support for acquire and release requests.  These synchronization operations
are commonly supported by several modern instruction sets.

stats: bump stats to reflect ruby tester changes

regress: updates required for the compute-gpu patches