cpu: Only iterate over possible threads on the o3 cpu

Some places in O3 always iterated over "Impl::MaxThreads" even if a CPU had
fewer threads.  This removes a few of those instances.

mem: Add accessor function for vaddr

Determine if a request has an associated virtual address.

sim: Fix resource leak in BaseGlobalEvent

Static analysis revealed that BaseGlobalEvent::barrier was never
deallocated. This changeset solves this leak by making the barrier
allocation a part of the BaseGlobalEvent instead of storing a pointer
to a separate heap-allocated barrier.

misc: Fix a number of unitialised variables and members

Static analysis unearther a bunch of uninitialised variables and
members, and this patch addresses the problem. In all cases these
omissions seem benign in the end, but at least fixing them means less
false positives next time round.

dev: seperate legacy io offsets from PCI offset

The PC platform has a single IO range that is used both legacy IO and PCI IO
while other platforms may use seperate regions. Provide another mechanism to
configure the legacy IO base address range and set it to the PCI IO address
range for x86.

arm: Support >2GB of memory for AArch64 systems

arm: Assume we have a kernel that supports pci devices

Change the default kernel for AArch64 and since it supports PCI devices
remove the hack that made it use CF. Unfortunately, there isn't really
a half-way here and we need to switch. Current users will get an error
message that the kernel isn't found and hopefully go download a new
kernel that supports PCI.

dev, arm: Add support for linux generic pci host driver

This change adds support for a generic pci host bus driver that
has been included in recent Linux kernel instead of the more
bespoke one we've been using to date. It also works with
aarch64 so it provides PCI support for 64-bit ARM Linux.

To make this work a new configuration option pci_io_base is added
to the RealView platform that should be set to the start of
the memory used as memory mapped IO ports (IO ports that are
memory mapped, not regular memory mapped IO). And a parameter
pci_cfg_gen_offsets which specifies if the config space
offsets should be used that the generic driver expects.

To use the pci-host-generic device you need to:
pci_io_base = 0x2f000000 (Valid for VExpress EMM)
pci_cfg_gen_offsets = True

and add the following to your device tree:

    pci {
        compatible = "pci-host-ecam-generic";
        device_type = "pci";
        #address-cells = <0x3>;
        #size-cells = <0x2>;
        #interrupt-cells = <0x1>;
        //bus-range = <0x0 0x1>;

        // CPU_PHYSICAL(2)  SIZE(2)
        // Note, some DTS blobs only support 1 size
        reg = <0x0 0x30000000 0x0 0x10000000>;

        // IO (1), no bus address (2), cpu address (2), size (2)
        // MMIO (1), at address (2), cpu address (2), size (2)
        ranges = <0x01000000 0x0 0x00000000 0x0 0x2f000000 0x0 0x10000>,
                 <0x02000000 0x0 0x40000000 0x0 0x40000000 0x0 0x10000000>;

        // With gem5 we typically use INTA/B/C/D one per device
        interrupt-map = <0x0000 0x0 0x0 0x1 0x1 0x0 0x11 0x1
                         0x0000 0x0 0x0 0x2 0x1 0x0 0x12 0x1
                         0x0000 0x0 0x0 0x3 0x1 0x0 0x13 0x1
                         0x0000 0x0 0x0 0x4 0x1 0x0 0x14 0x1>;

        // Only match INTA/B/C/D and not BDF
        interrupt-map-mask = <0x0000 0x0 0x0 0x7>;
    };

config: Add port splicing capability to PortRef class

The new configuration scripts need the ability to splice
a simobject between a pair of ports that are already connected.
The primary use case is when a CommMonitor needs to be
created after the system is configured and then spliced between
the pair of ports it will monitor.

config: Update Streamline scripts and configs

Updated the stat_config.ini files to reflect new structure.

Moved to a more generic stat naming scheme that can easily handle
multiple CPUs and L2s by letting the script replace pre-defined #
symbols to CPU or L2 ids.

Removed the previous per_switch_cpus sections. Still can be used by
spelling out the stat names if necessary. (Resuming from checkpoints
no longer use switch_cpus. Only fast-forwarding does.)

config: Refactor RealviewEMM to fit into new config system

This eliminates some default devices and adds in helper functions
to connect the devices defined here to associate with the proper
clock domains.

stats: Update stats for CPU and cache changes

This patch updates the stats to reflect the fixes and changes to the
CPU (mainly the o3), and the caches.

tests: Use medium dataset for perlbmk regressions

This patch changes the perlbmk regression script from the large to the
medium dataset to reduce the regression run time. For all ISAs and CPU
models, the total perlbmk host CPU time with the large dataset is
roughly 12 hours (constituting >30% of the total regression host
time). There is, most likely, almost no added value in terms of code
coverage for this rather excessive run time.

alpha: Stop using 'inorder' and rely entirely on 'minor'

This patch avoids building the 'inorder' CPU model for any permutation
of ALPHA, and also removes the ALPHA regressions using the 'inorder'
CPU. The 'minor' CPU is already providing a broader test coverage.

base: Use STL C++11 random number generation

This patch changes the random number generator from the in-house
Mersenne twister to an implementation relying entirely on C++11 STL.

The format for the checkpointing of the twister is simplified. As the
functionality was never used this should not matter. Note that this
patch does not actually make use of the checkpointing
functionality. As the random number generator is not thread safe, it
may be sensible to create one generator per thread, system, or even
object. Until this is decided the status quo is maintained in that no
generator state is part of the checkpoint.

base: Use the global Mersenne twister throughout

This patch tidies up random number generation to ensure that it is
done consistently throughout the code base. In essence this involves a
clean-up of Ruby, and some code simplifications in the traffic
generator.

As part of this patch a bunch of skewed distributions (off-by-one etc)
have been fixed.

Note that a single global random number generator is used, and that
the object instantiation order will impact the behaviour (the sequence
of numbers will be unaffected, but if module A calles random before
module B then they would obviously see a different outcome). The
dependency on the instantiation order is true in any case due to the
execution-model of gem5, so we leave it as is. Also note that the
global ranom generator is not thread safe at this point.

Regressions using the memtest, TrafficGen or any Ruby tester are
affected and will be updated accordingly.

mem: Avoid unecessary retries when bus peer is not ready

This patch removes unecessary retries that happened when the bus layer
itself was no longer busy, but the the peer was not yet ready. Instead
of sending a retry that will inevitably not succeed, the bus now
silenty waits until the peer sends a retry.

arm: Make memory ops work on 64bit/128-bit quantities

Multiple instructions assume only 32-bit load operations are available,
this patch increases load sizes to 64-bit or 128-bit for many load pair and
load multiple instructions.

mem: write streaming support via WriteInvalidate promotion

Support full-block writes directly rather than requiring RMW:
 * a cache line is allocated in the cache upon receipt of a
   WriteInvalidateReq, not the WriteInvalidateResp.
 * only top-level caches allocate the line; the others just pass
   the request along and invalidate as necessary.
 * to close a timing window between the *Req and the *Resp, a new
   metadata bit tracks whether another cache has read a copy of
   the new line before the writeback to memory.

mem: Fix a bug in the cache port flow control

This patch fixes a bug in the cache port where the retry flag was
reset too early, allowing new requests to arrive before the retry was
actually sent, but with the event already scheduled. This caused a
deadlock in the interactions with the O3 LSQ.

The patche fixes the underlying issue by shifting the resetting of the
flag to be done by the event that also calls sendRetry(). The patch
also tidies up the flow control in recvTimingReq and ensures that we
also check if we already have a retry outstanding.

cpu, mem: Make software prefetches non-blocking

Previously, they were treated so much like loads that they could stall
at the head of the ROB.  Now they are always treated like L1 hits.
If they actually miss, a new request is created at the L1 and tracked
from the MSHRs there if necessary (i.e. if it didn't coalesce with
an existing outstanding load).

mem: Refactor assignment of Packet types

Put the packet type swizzling (that is currently done in a lot of places)
into a refineCommand() member function.

x86: Flag instructions that call suspend as IsQuiesce

The o3 cpu relies upon instructions that suspend a thread context being
flagged as "IsQuiesce".  If they are not, unpredictable behavior can occur.
This patch fixes that for the x86 ISA.

cpu: Fix o3 drain bug

For X86, the o3 CPU would get stuck with the commit stage not being
drained if an interrupt arrived while drain was pending. isDrained()
makes sure that pcState.microPC() == 0, thus ensuring that we are at
an instruction boundary. However, when we take an interrupt we
execute:

    pcState.upc(romMicroPC(entry));
    pcState.nupc(romMicroPC(entry) + 1);
    tc->pcState(pcState);

As a result, the MicroPC is no longer zero. This patch ensures the drain is
delayed until no interrupts are present.  Once draining, non-synchronous
interrupts are deffered until after the switch.

arm: Fix v8 neon latency issue for loads/stores

Neon memory ops that operate on multiple registers currently have very poor
performance because of interleave/deinterleave micro-ops.

This patch marks the deinterleave/interleave micro-ops as "No_OpClass" such
that they take minumum cycles to execute and are never resource constrained.

Additionaly the micro-ops over-read registers.  Although one form may need
to read up to 20 sources, not all do.  This adds in new forms so false
dependencies are not modeled.  Instructions read their minimum number of
sources.

arm: use condition code registers for ARM ISA

Analogous to ee049bf (for x86).  Requires a bump of the checkpoint version
and corresponding upgrader code to move the condition code register values
to the new register file.

arm: ISA X31 destination register fix

This patch substituted the zero register for X31 used as a
destination register.  This prevents false dependencies based on
X31.

tests: Use O3_ARM_v7a config for full-system ARM regressions

This patch changes the CPU configuration used for the full-system ARM
regressions to increase the test coverage. Note that it is only the
core configuration, and not the caches etc.

cpu: fix bimodal predictor to use correct global history reg

A small bug in the bimodal predictor caused significant degradation in
performance on some benchmarks. This was caused by using the wrong
globalHistoryReg during the update phase. This patches fixes the bug
and brings the performance to normal level.

arm: Mark v7 cbz instructions as direct branches

v7 cbz/cbnz instructions were improperly marked as indirect branches.

cpu: Fix cache blocked load behavior in o3 cpu

This patch fixes the load blocked/replay mechanism in the o3 cpu.  Rather than
flushing the entire pipeline, this patch replays loads once the cache becomes
unblocked.

Additionally, deferred memory instructions (loads which had conflicting stores),
when replayed would not respect the number of functional units (only respected
issue width).  This patch also corrects that.

Improvements over 20% have been observed on a microbenchmark designed to
exercise this behavior.

cpu: Fix o3 quiesce fetch bug

O3 is supposed to stop fetching instructions once a quiesce is encountered.
However due to a bug, it would continue fetching instructions from the current
fetch buffer.  This is because of a break statment that only broke out of the
first of 2 nested loops.  It should have broken out of both.

cpu: Fix SMT scheduling issue with the O3 cpu

The o3 cpu could attempt to schedule inactive threads under round-robin SMT
mode.

This is because it maintained an independent priority list of threads from the
active thread list.  This priority list could be come stale once threads were
inactive, leading to the cpu trying to fetch/commit from inactive threads.

Additionally the fetch queue is now forcibly flushed of instrctuctions
from the de-scheduled thread.

Relevant output:

24557000: system.cpu: [tid:1]: Calling deactivate thread.
24557000: system.cpu: [tid:1]: Removing from active threads list

24557500: system.cpu:
FullO3CPU: Ticking main, FullO3CPU.
24557500: system.cpu.fetch: Running stage.
24557500: system.cpu.fetch: Attempting to fetch from [tid:1]

cpu: Fix incorrect speculative branch predictor behavior

When a branch mispredicted gem5 would squash all history after and including
the mispredicted branch.  However, the mispredicted branch is still speculative
and its history is required to rollback state if another, older, branch
mispredicts.  This leads to things like RAS corruption.

cpu: Add a fetch queue to the o3 cpu

This patch adds a fetch queue that sits between fetch and decode to the
o3 cpu.  This effectively decouples fetch from decode stalls allowing it
to be more aggressive, running futher ahead in the instruction stream.

cpu: Fix o3 front-end pipeline interlock behavior

The o3 pipeline interlock/stall logic is incorrect.  o3 unnecessicarily stalled
fetch and decode due to later stages in the pipeline.  In general, a stage
should usually only consider if it is stalled by the adjacent, downstream stage.
Forcing stalls due to later stages creates and results in bubbles in the
pipeline.  Additionally, o3 stalled the entire frontend (fetch, decode, rename)
on a branch mispredict while the ROB is being serially walked to update the
RAT (robSquashing). Only should have stalled at rename.

cpu: Change writeback modeling for outstanding instructions

As highlighed on the mailing list gem5's writeback modeling can impact
performance.  This patch removes the limitation on maximum outstanding issued
instructions, however the number that can writeback in a single cycle is still
respected in instToCommit().

arch: Properly guess OpClass from optional StaticInst flags

isa_parser.py guesses the OpClass if none were given based upon the StaticInst
flags.  The existing code does not take into account optionally set flags.
This code hoists the setting of optional flags so OpClass is properly assigned.

cache: Fix handling of LL/SC requests under contention

If a set of LL/SC requests contend on the same cache block we
can get into a situation where CPUs will deadlock if they expect
a failed SC to supply them data.  This case happens where 3 or
more cores are contending for a cache block using LL/SC and the system
is configured where 2 cores are connected to a local bus and the
third is connected to a remote bus.  If a core on the local bus
sends an SCUpgrade and the core on the remote bus sends and SCUpgrade
they will race to see who will win the SC access.  In the meantime
if the other core appends a read to one of the SCUpgrades it will expect
to be supplied data by that SCUpgrade transaction.  If it happens that
the SCUpgrade that was picked to supply the data is failed, it will
drop the appended request for data and never respond, leaving the requesting
core to deadlock.  This patch makes all SC's behave as normal stores to
prevent this case but still makes sure to check whether it can perform
the update.

arm: support 16kb vm granules

mem: Add utility script to plot DRAM efficiency sweep

This patch adds basic functionality to quickly visualise the output
from the DRAM efficiency script. There are some unfortunate hacks
needed to communicate the needed information from one script to the
other, and we fall back on (ab)using the simout to do this.

As part of this patch we also trim the efficiency sweep to stop at 512
bytes as this should be sufficient for all forseeable DRAMs.

mem: Packet queue clean up

No change in functionality, just a bit of tidying up.

dev: Avoid invalid sized reads in PL390 with DPRINTF enabled

The first DPRINTF() in PL390::writeDistributor always read a uint32_t, though a
packet may have only been 1 or 2 bytes.  This caused an assertion in
packet->get().

sim: Fix checkpoint restore for Ticked

This patch makes restoring the 'lastStopped' value for Ticked-containing
objects (including MinorCPU) optional so that Ticked-containing objects
can be restored from non-Ticked-containing objects (such as AtomicSimpleCPU).

arch, cpu: Factor out the ExecContext into a proper base class

We currently generate and compile one version of the ISA code per CPU
model. This is obviously wasting a lot of resources at compile
time. This changeset factors out the interface into a separate
ExecContext class, which also serves as documentation for the
interface between CPUs and the ISA code. While doing so, this
changeset also fixes up interface inconsistencies between the
different CPU models.

The main argument for using one set of ISA code per CPU model has
always been performance as this avoid indirect branches in the
generated code. However, this argument does not hold water. Booting
Linux on a simulated ARM system running in atomic mode
(opt/10.linux-boot/realview-simple-atomic) is actually 2% faster
(compiled using clang 3.4) after applying this patch. Additionally,
compilation time is decreased by 35%.

arch: Cleanup unused ISA traits constants

This patch prunes unused values, and also unifies how the values are
defined (not using an enum for ALPHA), aligning the use of int vs Addr
etc.

The patch also removes the duplication of PageBytes/PageShift and
VMPageSize/LogVMPageSize. For all ISAs the two pairs had identical
values and the latter has been removed.

config: Change parsing of Addr so hex values work from scripts

When passed from a configuration script with a hexadecimal value (like
"0x80000000"), gem5 would error out. This is because it would call
"toMemorySize" which requires the argument to end with a size specifier (like
1MB, etc).

This modification makes it so raw hex values can be passed through Addr
parameters from the configuration scripts.

arm: Fix ExtMachInst hash operator underlying type

This patch fixes the hash operator used for ARM ExtMachInst, which
incorrectly was still using uint32_t. Instead of changing it to
uint64_t it is not using the underlying data type of the BitUnion.

stats: updates due to recent ruby and x86 changes
Also updates many out of date config files.

ruby: remove typedef of Index as int64
The Index type defined as typedef int64 does not really provide any help
since in most places we use primitive types instead of Index.  Also, the name
Index is very generic that it does not merit being used as a typename.

x86: set op class of two fp instructions
This patch sets op class of two fp instructions: movfp and pop x87 stack
as IntAluOp since these instructions do not make use of the fp alu.

ruby: PerfectSwitch: moves code to a per vnet helper function
This patch moves code from the wakeup() function to a operateVnet().
The aim is to improve the readiblity of the code.

ruby: message buffers:  significant changes

This patch is the final patch in a series of patches.  The aim of the series
is to make ruby more configurable than it was.  More specifically, the
connections between controllers are not at all possible (unless one is ready
to make significant changes to the coherence protocol).  Moreover the buffers
themselves are magically connected to the network inside the slicc code.
These connections are not part of the configuration file.

This patch makes changes so that these connections will now be made in the
python configuration files associated with the protocols.  This requires
each state machine to expose the message buffers it uses for input and output.
So, the patch makes these buffers configurable members of the machines.

The patch drops the slicc code that usd to connect these buffers to the
network.  Now these buffers are exposed to the python configuration system
as Master and Slave ports.  In the configuration files, any master port
can be connected any slave port.  The file pyobject.cc has been modified to
take care of allocating the actual message buffer.  This is inline with how
other port connections work.

build opts: add MI_example to NULL ISA
A later changeset changes the file src/python/swig/pyobject.cc to include
a header file that includes a header file generated at build time depending
on the PROTOCOL in use.  Since NULL ISA was not specifying any protocol,
this resulted in compilation problems.  Hence, the changeset.

mem: change the namespace Message to ProtoMessage
The namespace Message conflicts with the Message data type used extensively
in Ruby.  Since Ruby is being moved to the same Master/Slave ports based
configuration style as the rest of gem5, this conflict needs to be resolved.
Hence, the namespace is being renamed to ProtoMessage.

ruby: slicc: change the way configurable members are specified
There are two changes this patch makes to the way configurable members of a
state machine are specified in SLICC.  The first change is that the data
member declarations will need to be separated by a semi-colon instead of a
comma.  Secondly, the default value to be assigned would now use SLICC's
assignment operator i.e. ':='.

ruby: slicc: improve the grammar
This patch changes the grammar for SLICC so as to remove some of the
redundant / duplicate rules.  In particular rules for object/variable
declaration and class member declaration have been unified. Similarly, the
rules for a general function and a class method have been unified.

One more change is in the priority of two rules.  The first rule is on
declaring a function with all the params typed and named.  The second rule is
on declaring a function with all the params only typed.  Earlier the second
rule had a higher priority.  Now the first rule has a higher priority.

ruby: mesi three level: slight naming changes.

ruby: slicc: donot prefix machine name to variables
This changeset does away with prefixing of member variables of state machines
with the identity of the machine itself.

ruby: remove unused toString() from AbstractController

ruby: network: move getNumNodes() to base class
All the implementations were doing the same things.

ruby: eliminate type Time
There is another type Time in src/base class which results in a conflict.

ruby: move files from ruby/system to ruby/structures

The directory ruby/system is crowded and unorganized. Hence, the files the
hold actual physical structures, are being moved to the directory
ruby/structures.  This includes Cache Memory, Directory Memory,
Memory Controller, Wire Buffer, TBE Table, Perfect Cache Memory, Timer Table,
Bank Array.

The directory ruby/systems has the glue code that holds these structures
together.

--HG--
rename : src/mem/ruby/system/MachineID.hh => src/mem/ruby/common/MachineID.hh
rename : src/mem/ruby/buffers/MessageBuffer.cc => src/mem/ruby/network/MessageBuffer.cc
rename : src/mem/ruby/buffers/MessageBuffer.hh => src/mem/ruby/network/MessageBuffer.hh
rename : src/mem/ruby/buffers/MessageBufferNode.cc => src/mem/ruby/network/MessageBufferNode.cc
rename : src/mem/ruby/buffers/MessageBufferNode.hh => src/mem/ruby/network/MessageBufferNode.hh
rename : src/mem/ruby/system/AbstractReplacementPolicy.hh => src/mem/ruby/structures/AbstractReplacementPolicy.hh
rename : src/mem/ruby/system/BankedArray.cc => src/mem/ruby/structures/BankedArray.cc
rename : src/mem/ruby/system/BankedArray.hh => src/mem/ruby/structures/BankedArray.hh
rename : src/mem/ruby/system/Cache.py => src/mem/ruby/structures/Cache.py
rename : src/mem/ruby/system/CacheMemory.cc => src/mem/ruby/structures/CacheMemory.cc
rename : src/mem/ruby/system/CacheMemory.hh => src/mem/ruby/structures/CacheMemory.hh
rename : src/mem/ruby/system/DirectoryMemory.cc => src/mem/ruby/structures/DirectoryMemory.cc
rename : src/mem/ruby/system/DirectoryMemory.hh => src/mem/ruby/structures/DirectoryMemory.hh
rename : src/mem/ruby/system/DirectoryMemory.py => src/mem/ruby/structures/DirectoryMemory.py
rename : src/mem/ruby/system/LRUPolicy.hh => src/mem/ruby/structures/LRUPolicy.hh
rename : src/mem/ruby/system/MemoryControl.cc => src/mem/ruby/structures/MemoryControl.cc
rename : src/mem/ruby/system/MemoryControl.hh => src/mem/ruby/structures/MemoryControl.hh
rename : src/mem/ruby/system/MemoryControl.py => src/mem/ruby/structures/MemoryControl.py
rename : src/mem/ruby/system/MemoryNode.cc => src/mem/ruby/structures/MemoryNode.cc
rename : src/mem/ruby/system/MemoryNode.hh => src/mem/ruby/structures/MemoryNode.hh
rename : src/mem/ruby/system/MemoryVector.hh => src/mem/ruby/structures/MemoryVector.hh
rename : src/mem/ruby/system/PerfectCacheMemory.hh => src/mem/ruby/structures/PerfectCacheMemory.hh
rename : src/mem/ruby/system/PersistentTable.cc => src/mem/ruby/structures/PersistentTable.cc
rename : src/mem/ruby/system/PersistentTable.hh => src/mem/ruby/structures/PersistentTable.hh
rename : src/mem/ruby/system/PseudoLRUPolicy.hh => src/mem/ruby/structures/PseudoLRUPolicy.hh
rename : src/mem/ruby/system/RubyMemoryControl.cc => src/mem/ruby/structures/RubyMemoryControl.cc
rename : src/mem/ruby/system/RubyMemoryControl.hh => src/mem/ruby/structures/RubyMemoryControl.hh
rename : src/mem/ruby/system/RubyMemoryControl.py => src/mem/ruby/structures/RubyMemoryControl.py
rename : src/mem/ruby/system/SparseMemory.cc => src/mem/ruby/structures/SparseMemory.cc
rename : src/mem/ruby/system/SparseMemory.hh => src/mem/ruby/structures/SparseMemory.hh
rename : src/mem/ruby/system/TBETable.hh => src/mem/ruby/structures/TBETable.hh
rename : src/mem/ruby/system/TimerTable.cc => src/mem/ruby/structures/TimerTable.cc
rename : src/mem/ruby/system/TimerTable.hh => src/mem/ruby/structures/TimerTable.hh
rename : src/mem/ruby/system/WireBuffer.cc => src/mem/ruby/structures/WireBuffer.cc
rename : src/mem/ruby/system/WireBuffer.hh => src/mem/ruby/structures/WireBuffer.hh
rename : src/mem/ruby/system/WireBuffer.py => src/mem/ruby/structures/WireBuffer.py
rename : src/mem/ruby/recorder/CacheRecorder.cc => src/mem/ruby/system/CacheRecorder.cc
rename : src/mem/ruby/recorder/CacheRecorder.hh => src/mem/ruby/system/CacheRecorder.hh

ruby: Fixes clock domains in configuration files

This patch fixes scripts related to ruby by adding the ruby clock domain.
Now the L1 controllers and  the Sequencer shares the cpu clock domain,
while the rest of the components use the ruby clock domain.

Before this patch, running simulations with the cpu clock set at 2GHz or
1GHz will output the same time results and could distort power measurements.

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

mem: adding architectural page table support for SE mode
This patch enables the use of page tables that are stored in system memory
and respect x86 specification, in SE mode. It defines an architectural
page table for x86 as a MultiLevelPageTable class and puts a placeholder
class for other ISAs page tables, giving the possibility for future
implementation.

mem: adding a multi-level page table class
This patch defines a multi-level page table class that stores the page table in
system memory, consistent with ISA specifications. In this way, cpu models that
use the actual hardware to execute (e.g. KvmCPU), are able to traverse the page
table.

Added tag stable_2014_08_26 for changeset cb2e6950956d

mem: Fix DRAMSim2 cycle check when restoring from checkpoint

This patch ensures the cycle check is still valid even restoring from
a checkpoint. In this case the DRAMSim2 cycle count is relative to the
startTick rather than 0.

base: Add const to intmath and be more flexible with typing

This patch ensures the functions can be used on const variables.

style: Add support for a style ignore list and ignore ext/

There are some directories within the repository where we don't want
to enforce our coding style. Specifically, we don't want the style
hooks to warn whenever we update external code in the ext/ directory.

style: Fixup strange semantics in hg m5style

The 'hg m5style' command had some rather strange semantics. When
called without arguments, it applied the style checker to all added
files and modified regions of modified files. However, when providing
a list of files, it used that list as an ignore list instead of
specifically checking those files.

This patch makes the m5style command behave more like other Mercurial
commands where the arguments are used to specify which files to work
on instead of which files to ignore.

base: Replace the internal varargs stuff with C++11 constructs

We currently use our own home-baked support for type-safe variadic
functions. This is confusing and somewhat limited (e.g., cprintf only
supports a limited number of arguments). This changeset converts all
uses of our internal varargs support to use C++11 variadic macros.

base: Add compiler macros for C++11 final/override

Add the macros M5_ATTR_FINAL and M5_ATTR_OVERRIDE which are defined to
final and override respectively if supported by the compiler. This is
done to allow a smooth transition to gcc >= 4.7.

mips: Fix RLIMIT_RSS naming

MIPS defined RLIMIT_RSS in a way that could cause a naming conflict with
RLIMIT_RSS from the host system.  Broke clang+MacOS build.

base: Add a static assert to check bit union ranges

If a bit field in a bit union specified as Bitfield<LSB, MSB> instead
of Bitfield<MSB, LSB> the code silently fails and the field is read as
zero. This changeset introduces a static assert that tests, at compile
time, that the bit order is correct.

sparc: Fixup bit ordering in the PSTATE bit union

The order of the MSB and LSB bit of the mm field in the PSTATE union
is wrong. Any access to this field will currently be ignored and reads
will always return zero. This patch fixes the ordering so it is <MSB,
LSB> instead of <LSB, MSB>.

mem: Update DRAM controller comments

Update comments and add a reference for more information.

mem: Fix address interleaving bug in DRAM controller

This patch fixes a bug in the DRAM controller address decoding. In
cases where the DRAM burst size (e.g. 32 bytes in a rank with a single
LPDDR3 x32) was smaller than the channel interleaving size
(e.g. systems with a 64-byte cache line) one address bit effectively
got used as a channel bit when it should have been a low-order column
bit.

This patch adds a notion of "columns per stripe", and more clearly
deals with the low-order column bits and high-order column bits. The
patch also relaxes the granularity check such that it is possible to
use interleaving granularities other than the cache line size.

The patch also adds a missing M5_CLASS_VAR_USED to the tCK member as
it is only used in the debug build for now.

sim: bump checkpoint version for multiple event queues

This patch adds a fix for older checkpoints before support for
multiple event queues were added in changeset 2cce74fe359e. The change
in checkpoint version should really hav ebeen part of the
aforementioned changeset.

misc: README direct to website for dependencies

This patch updates the README to direct the user to the appropriate
sections on the gem5.org website rather than duplicating information.

arm: change MISCREG_L2ERRSR to warn not fail

Some newer binaries compiled for Versatile Express TC2 contain access
to implementation specific L2MERRSR registers. This causes an infinite
loop of undefined exceptions. This patch changes the behavior to "warn
not fail" to keep the workloads going.

sim: remove kernel mapping check for baremetal workloads

Baremetal workloads are specified using the "kernel" parameter, but
don't always have the correct address mappings. This patch adds a
boolean flag to the system and bypasses the kernel addr mapping checks
when running in baremetal mode.

scons: Build the branch predictor for all CPUs

The branch predictor is normally only built when a CPU that uses a
branch predictor is built. The list of CPUs is currently incomplete as
the simple CPUs support branch predictors (for warming, branch stats,
etc). In practice, all CPU models now use branch predictors, so this
changeset removes the CPU model check and replaces it with a check for
the NULL ISA.

mips: Remove unused private members to fix compile-time warning

Certain versions of clang complain about unused private members if
they are not used. This changeset removes such members from the
MIPS-specific classes to silence the warning.

power: Remove unused private members to fix compile-time warning

Certain versions of clang complain about unused private members if
they are not used. This changeset removes such members from the
POWER-specific ProcessInfo struct to silence the warning.

scons: Silence clang 3.4 warnings on Ubuntu 12.04

This changeset fixes three types of warnings that occur in clang 3.4
on Ubuntu 12.04:

 * Certain versions of libstdc++ (primarily 4.8) use struct and class
   interchangeably. This triggers a warning in clang.

 * Swig has a tendency to generate code with the register class which
   was deprecated in C++11. This triggers a deprecation warning in
   clang.

 * Swig sometimes generates Python wrapper code which returns
   uninitialized values. It's unclear if this is actually a problem
   (the cases might be limited to failure paths). We'll silence these
   warnings for now since there is little we can do about the
   generated code.

base: Remove unused M5_PRAGMA_NORETURN

The M5_PRAGMA_NORETURN macro was only used in for
__exit_message. Since the macro only holds a stub definition and all
functions with noreturn semantics use the M5_ATTR_NORETURN, this
macros is completely redundant.

cpu: Don't forward declare RefCountingPtr

RefCountingPtr is sometimes forward declared to avoid having to
include refcnt.hh. This does not work since we typically return
instances of RefCountingPtr rather than references to instances. The
only reason this currently works is that we include refcnt.hh in
cprintf.hh, which "leaks" the header to most other source files. This
changeset replaces such forward declarations with an include of
refcnt.hh.

util: Fix state leakage in the SortIncludes style verifier

There are cases where the state of a SortIncludes object gets messed
up and leaks between invocations/files. This typically happens when a
file ends with an include block (dump_block() gets called at the end
of __call__). In this case, the state of the class is not reset
between files. This bug manifests itself as ghost includes that leak
between files when applying the style hooks.

This changeset adds a reset at the beginning of the __call__ method
which ensures that the class is always in a clean state when
processing a new file.

mem: Properly set cache block status fields on writebacks

When a cacheline is written back to a lower-level cache,
tags->insertBlock() sets various status parameters. However these
status bits were cleared immediately after calling. This patch makes
it so that these status fields are not cleared by moving them outside
of the tags->insertBlock() call.

cpu: Modernise the branch predictor (STL and C++11)

This patch does some minor house keeping of the branch predictor by
adopting STL containers, and shifting some iterator to use range-based
for loops.

The predictor history is also changed from a list to a deque as we
never to insertion/deletion other than at the front and back.

arm: remove dead code fplib mul64x64

ext: clang fix for flexible array members

Changes how flexible array members are defined so clang does not error
out during compilation.

config: Fix cache latency param in mem test

This patch fixes the cache latency in mem test which is split into two params,
hit and response latency as per BaseCache.

util: Move packet trace file read to protolib

This patch moves the code for opening an input protobuf packet trace into
a function defined in the protobuf library. This is because the code is
commonly used in decode scripts and is independent of the src protobuf
message.

config: Add SubSystem container for simobjects

This patch adds the SubSystem container for grouping
simobjects together in logical subsystems to facilitate
building a larger system from constituent parts.  The container
is simply a non-abstract empty simobject to hold the components
that will be connected as its children.  In simulation the
object does not participate, its only use is during configuration
of the system.

config: Add hooks to enable new config sys

This patch adds helper functions to SimObject.py, params.py and
simulate.py to enable the new configuration system.  Functions like
enumerateParams() in SimObject lets the config system auto-generate
command line options for simobjects to be modified on the command
line.

Params in params.py have __call__() added
to their definition to allow the argparse module to use them
as a type to check command input is in the proper format.

cpu: Ensure the traffic generator suppresses non-memory packets

This patch adds a check to ensure that packets which are not going to
a memory range are suppressed in the traffic generator. Thus, if a
trace is collected in full-system, the packets destined for devices
are not played back.

base: Remove unused files

A bit of pruning

scons: Warn for incompatible gcc and binutils

It seems gcc >4.8 does not get along well with binutils <= 2.22, and
to help users this patch adds a warning with an indication for how to
fix the issue. It might even be worth adding a Exit(-1) and stop the
build.