util: Remove DRAMPower trace script

This script is deprecated and DRAMPower is now properly integrated
with the controller model.

scons: Bump compiler requirement to gcc >= 4.7 and clang >= 3.1

This patch updates the compiler minimum requirement to gcc 4.7 and
clang 3.1, thus allowing:

1. Explicit virtual overrides (no need for M5_ATTR_OVERRIDE)
2. Non-static data member initializers
3. Template aliases
4. Delegating constructors

This patch also enables a transition from --std=c++0x to --std=c++11.

ruby: slicc: remove README

No longer maintained.  Updates are only made to the wiki page.  So being
dropped.

ruby: message: remove a data member added by mistake

I (Nilay) had mistakenly added a data member to  the Message class in revision c1694b4032a6.
The data member is being removed.

Ruby: Remove assert in RubyPort retry list logic

Remove the assert when adding a port to the RubyPort retry list.
Instead of asserting, just ignore the added port, since it's
already on the list.
Without this patch, Ruby+detailed fails for even the simplest tests

base: Add a warn_if macro

Add a warn if macro that is analogous to the panic_if and fatal_if.

arm: Cleanup arch headers to remove dma_device.hh dependency

Break the dependency on dma_device.hh by forward-declaring DmaPort in
the relevant header.

mem: Add check for express snoop in packet destructor

Snoop packets share the request pointer with the originating
packets. We need to ensure that the snoop packet destruction does not
delete the request. Snoops are used for reads, invalidations,
HardPFReqs, Writebacks and CleansEvicts. Reads, invalidations, and
HardPFReqs need a response so their snoops do not delete the
request. For Writebacks and CleanEvicts we need to check explicitly
for whethere the current packet is an express snoop, in whcih case do
not delete the request.

mem: Fix snoop packet data allocation bug

This patch fixes an issue where the snoop packet did not properly
forward the data pointer in case of static data.

arm: Delete debug print in initialization of hardware thread

There seems to have been a debug print left in when the original ARMv8
support was merged in. This printout is performed every time you
initialize a hardware thread, and it prints raw pointers, so it always
causes diffs in the regression. This patch removes the debug print.

arm: Fix typo in ldrsh instruction name

ldrsh was typoed as hdrsh, which is a bit annoying when printing
instructions.  This patch fixes it.

base: Reset CircleBuf size on flush()

The flush() method in CircleBuf resets the state of the circular
buffer, but fails to set size to zero. This obviously confuses code
that tries to determine the amount of data in the buffer. Set the size
to zero on flush.

dev, arm: Include PIO size in AmbaDmaDevice constructor

Make it possible to specify the size of the PIO space for an AMBA DMA
device. Maintain backwards compatibility and default to zero.

scons: Allow GNU assembler version strings with hyphen

Make scons a bit more forgiving when determining the GNU assembler version.

ruby: Fix MESI consistency bug

Fixes missed forward eviction to CPU. With the O3CPU this can lead to load-load
reordering, as the LQ is never notified of the invalidate.

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

mem: Add HMC Timing Parameters
A single HMC-2500 x32 model based on:

[1] DRAMSpec: a high-level DRAM bank modelling tool developed at the University
of Kaiserslautern. This high level tool uses RC (resistance-capacitance) and CV
(capacitance-voltage) models to estimate the DRAM bank latency and power
numbers.

[2] A Logic-base Interconnect for Supporting Near Memory Computation in the
Hybrid Memory Cube (E. Azarkhish et. al) Assumed for the HMC model is a 30 nm
technology node.  The modelled HMC consists of a 4 Gbit part with 4 layers
connected with TSVs.  Each layer has 16 vaults and each vault consists of 2
banks per layer.  In order to be able to use the same controller used for 2D
DRAM generations for HMC, the following analogy is done: Channel (DDR) => Vault
(HMC) device_size (DDR) => size of a single layer in a vault ranks per channel
(DDR) => number of layers banks per rank (DDR) => banks per layer devices per
rank (DDR) => devices per layer ( 1 for HMC).  The parameters for which no
input is available are inherited from the DDR3 configuration.

arch: fix build under MacOSX
put O_DIRECT under ifdefs -- this fixes build for MacOSX.
Also use correct class for arm64 openFlagTable.

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

mem: addr_mapper: restore old address if request not sent

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

sim, arm: add checkpoint upgrader for d02b45a5

The insertion of CONTEXTIDR_EL2 in the ARM miscellaneous registers
obsoletes old checkpoints.

kvm, arm: Add support for aarch64

This changeset adds support for aarch64 in kvm. The CPU module
supports both checkpointing and online CPU model switching as long as
no devices are simulated by the host kernel. It currently has the
following limitations:

   * The system register based generic timer can only be simulated by
     the host kernel. Workaround: Use a memory mapped timer instead to
     simulate the timer in gem5.

   * Simulating devices (e.g., the generic timer) in the host kernel
     requires that the host kernel also simulates the GIC.

   * ID registers in the host and in gem5 must match for switching
     between simulated CPUs and KVM. This is particularly important
     for ID registers describing memory system capabilities (e.g.,
     ASID size, physical address size).

   * Switching between a virtualized CPU and a simulated CPU is
     currently not supported if in-kernel device emulation is
     used. This could be worked around by adding support for switching
     to the gem5 (e.g., the KvmGic) side of the device models. A
     simpler workaround is to avoid in-kernel device models
     altogether.

kvm, arm, dev: Add an in-kernel GIC implementation

This changeset adds a GIC implementation that uses the kernel's
built-in support for simulating the interrupt controller. Since there
is currently no support for state transfer between gem5 and the
kernel, the device model does not support serialization and CPU
switching (which would require switching to a gem5-simulated GIC).

kvm: Handle inst events at the current instruction count

There are cases (particularly when attaching GDB) when instruction
events are scheduled at the current instruction tick. This used to
trigger an assertion error in kvm. This changeset adds a check for
this condition and forces KVM to do a quick entry that completes any
pending IO operations, but does not execute any new instructions,
before servicing the event. We could check if we need to enter KVM at
all, but forcing a quick entry is makes the code slightly cleaner and
does not hurt correctness (performance is hardly an issue in these
cases).

kvm, arm: Move ARM-specific files to arch/arm/kvm/

This changeset moves the ARM-specific KVM CPU implementation to
arch/arm/kvm/. This change is expected to keep the source tree
somewhat cleaner as we start adding support for ARMv8 and KVM
in-kernel interrupt controller simulation.

--HG--
rename : src/cpu/kvm/ArmKvmCPU.py => src/arch/arm/kvm/ArmKvmCPU.py
rename : src/cpu/kvm/arm_cpu.cc => src/arch/arm/kvm/arm_cpu.cc
rename : src/cpu/kvm/arm_cpu.hh => src/arch/arm/kvm/arm_cpu.hh

arm: implement the CONTEXTIDR_EL2 system reg.

arm, stats: Update stats to reflect reduction in misc reg reads

arm: Make address translation faster with better caching

This patch adds better caching of the sys regs for AArch64, thus
avoiding unnecessary calls to tc->readMiscReg(MISCREG_CPSR) in the
non-faulting case.

base: Allow multiple interleaved ranges

This patch changes how the address range calculates intersection such
that a system can have a number of non-overlapping interleaved ranges
without complaining. Without this patch we end up with a panic.

stats: Update MinorCPU regressions after accounting fix

cpu: Fix a bug in counting issued instructions in MinorCPU

The MinorCPU would count bubbles in Execute::issue as part of
the num_insts_issued and so sometimes reach the instruction
issue limit incorrectly.

Fixed by checking for a bubble in one new place.

arm: Implement some missing syscalls (SE mode)

Adding a few syscalls that were previously considered unimplemented.

ruby: Deprecation warning for RubyMemoryControl

A step towards removing RubyMemoryControl and shift users to
DRAMCtrl. The latter is faster, more representative, very versatile,
and is integrated with power models.

arm, stats: Update stats to reflect changes to generic timer

The addition of a virtual timer affects stats in minor and o3.

arm, dev: Add support for a memory mapped generic timer

There are cases when we don't want to use a system register mapped
generic timer, but can't use the SP804. For example, when using KVM on
aarch64, we want to intercept accesses to the generic timer, but can't
do so if it is using the system register interface. In such cases,
we need to use a memory-mapped generic timer.

This changeset adds a device model that implements the memory mapped
generic timer interface. The current implementation only supports a
single frame (i.e., one virtual timer and one physical timer).

arm: Get rid of pointless have_generic_timer param

The ArmSystem class has a parameter to indicate whether it is
configured to use the generic timer extension or not. This parameter
doesn't affect any feature flags in the current implementation and is
therefore completely unnecessary. In fact, we usually don't set it
even if a system has a generic timer. If we ever need to check if
there is a generic timer present, we should just request a pointer and
check if it is non-null instead.

dev, arm: Add virtual timers to the generic timer model

The generic timer model currently does not support virtual
counters. Virtual and physical counters both tick with the same
frequency. However, virtual timers allow a hypervisor to set an offset
that is subtracted from the counter when it is read. This enables the
hypervisor to present a time base that ticks with virtual time in the
VM (i.e., doesn't tick when the VM isn't running). Modern Linux
kernels generally assume that virtual counters exist and try to use
them by default.

dev, arm: Refactor and clean up the generic timer model

This changeset cleans up the generic timer a bit and moves most of the
register juggling from the ISA code into a separate class in the same
source file as the rest of the generic timer. It also removes the
assumption that there is always 8 or fewer CPUs in the system. Instead
of having a fixed limit, we now instantiate per-core timers as they
are requested. This is all in preparation for other patches that add
support for virtual timers and a memory mapped interface.

kvm: Fix dumping code for large registers

The register dumping code in kvm tries to print the bytes in large
registers (128 bits and larger) instead of printing them as hex. This
changeset fixes that.

kvm, x86: Guard x86-specific APIs in KvmVM

Protect x86-specific APIs in KvmVM with compile-time guards to avoid
breaking ARM builds.

build: Don't test for KVM xsave support on ARM

The current build tests for KVM unconditionally check for xsave
support. This obviously never works on ARM since xsave is
x86-specific. This changeset refactors the build tests probing for KVM
support and moves the xsave test to an x86-specific section of
is_isa_kvm_compatible().

arm: Workaround incorrect HDLCD register order in kernel

Some versions of the kernel incorrectly swap the red and blue color
select registers. This changeset adds a workaround for that by
swapping them when instantiating a PixelConverter.

base: Redesign internal frame buffer handling

Currently, frame buffer handling in gem5 is quite ad hoc. In practice,
we pass around naked pointers to raw pixel data and expect consumers
to convert frame buffers using the (broken) VideoConverter.

This changeset completely redesigns the way we handle frame buffers
internally. In summary, it fixes several color conversion bugs, adds
support for more color formats (e.g., big endian), and makes the code
base easier to follow.

In the new world, gem5 always represents pixel data using the Pixel
struct when pixels need to be passed between different classes (e.g.,
a display controller and the VNC server). Producers of entire frames
(e.g., display controllers) should use the FrameBuffer class to
represent a frame.

Frame producers are expected to create one instance of the FrameBuffer
class in their constructors and register it with its consumers
once. Consumers are expected to check the dimensions of the frame
buffer when they consume it.

Conversion between the external representation and the internal
representation is supported for all common "true color" RGB formats of
up to 32-bit color depth. The external pixel representation is
expected to be between 1 and 4 bytes in either big endian or little
endian. Color channels are assumed to be contiguous ranges of bits
within each pixel word. The external pixel value is scaled to an 8-bit
internal representation using a floating multiplication to map it to
the entire 8-bit range.

base: Clean up bitmap generation code

The bitmap generation code is hard to follow and incorrectly uses the
size of an enum member to calculate the size of a pixel. This
changeset cleans up the code and adds some documentation.

ruby: Fix RubySystem warm-up and cool-down scope

The processes of warming up and cooling down Ruby caches are simulation-wide
processes, not just RubySystem instance-specific processes. Thus, the warm-up
and cool-down variables should be globally visible to any Ruby components
participating in either process. Make these variables static members and track
the warm-up and cool-down processes as appropriate.

This patch also has two side benefits:
1) It removes references to the RubySystem g_system_ptr, which are problematic
for allowing multiple RubySystem instances in a single simulation. Warmup and
cooldown variables being static (global) reduces the need for instance-specific
dereferences through the RubySystem.
2) From the AbstractController, it removes local RubySystem pointers, which are
used inconsistently with other uses of the RubySystem: 11 other uses reference
the RubySystem with the g_system_ptr. Only sequencers have local pointers.

arm: Identify table-walker requests

This patch ensures all page-table walks are flagged as such.

misc: Appease gcc 5.1

Three minor issues are resolved:

1. Apparently gcc 5.1 does not like negation of booleans followed by
   bitwise AND.

2. Somehow the compiler also gets confused and warns about
   NoopMachInst being unused (removing it causes compilation errors
   though). Most likely a compiler bug.

3. There seems to be a number of instances where loop unrolling causes
   false positives for the array-bounds check. For now, switch to
   std::array. Potentially we could disable the warning for newer gcc
   versions, but switching to std::array is probably a good move in
   any case.

sim: Don't clear the active CPU vector in System::initState

The system class currently clears the vector of active CPUs in
initState(). CPUs are added to the list by registerThreadContext()
which is called from BaseCPU::init(). This obviously breaks when the
System object is initialized after the CPUs. This changeset removes
the offending clear() call since the list will be empty after it has
been instantiated anyway.

config: Use null memory for DRAM sweep script

Do not waste time when we do not care about the data.

config: Add new MemConfig options to DRAM sweep script

Update script to match current MemConfig options with
external_memory_system option set to 0.

syscall_emul: fix warn_once behavior

The current ignoreWarnOnceFunc doesn't really work as expected,
since it will only generate one warning total, for whichever
"warn-once" syscall is invoked first.  This patch fixes that
behavior by keeping a "warned" flag in the SyscallDesc object,
allowing suitably flagged syscalls to warn exactly once per
syscall.

stats, arm: Update stats for missing FPEXC.EN check

Only one regression is affected.

arm: Add missing FPEXC.EN check

Add a missing check to ensure that exceptions are generated properly.

arm: enable DCZVA by default in SE mode

stats: Update stats to reflect cache changes

mem: Create a request copy for deferred snoops

Sometimes, we need to defer an express snoop in an MSHR, but the original
request might complete and deallocate the original pkt->req.  In those cases,
create a copy of the request so that someone who is inspecting the delayed
snoop can also inspect the request still.  All of this is rather hacky, but the
allocation / linking and general life-time management of Packet and Request is
rather tricky.  Deleting the copy is another tricky area, testing so far has
shown that the right copy is deleted at the right time.

arm: Relax ordering for some uncacheable accesses

We currently assume that all uncacheable memory accesses are strictly
ordered. Instead of always enforcing strict ordering, we now only
enforce it if the required memory type is device memory or strongly
ordered memory.

mem, cpu: Add a separate flag for strictly ordered memory

The Request::UNCACHEABLE flag currently has two different
functions. The first, and obvious, function is to prevent the memory
system from caching data in the request. The second function is to
prevent reordering and speculation in CPU models.

This changeset gives the order/speculation requirement a separate flag
(Request::STRICT_ORDER). This flag prevents CPU models from doing the
following optimizations:

    * Speculation: CPU models are not allowed to issue speculative
      loads.

    * Write combining: CPU models and caches are not allowed to merge
      writes to the same cache line.

Note: The memory system may still reorder accesses unless the
UNCACHEABLE flag is set. It is therefore expected that the
STRICT_ORDER flag is combined with the UNCACHEABLE flag to prevent
this behavior.

mem, alpha: Move Alpha-specific request flags

Move Alpha-specific memory request flags to an architecture-specific
header and map them to the architecture specific flag bit range.

arm: Remove unnecessary boot uncachability

With the recent patches addressing how we deal with uncacheable
accesses there is no longer need for the work arounds put in place to
enforce certain sections of memory to be uncacheable during boot.

mem: Snoop into caches on uncacheable accesses

This patch takes a last step in fixing issues related to uncacheable
accesses. We do not separate uncacheable memory from uncacheable
devices, and in cases where it is really memory, there are valid
scenarios where we need to snoop since we do not support cache
maintenance instructions (yet). On snooping an uncacheable access we
thus provide data if possible. In essence this makes uncacheable
accesses IO coherent.

The snoop filter is also queried to steer the snoops, but not updated
since the uncacheable accesses do not allocate a block.

arch, cpu: Do not forward snoops to table walker

This patch simplifies the overall CPU by changing the TLB caches such
that they do not forward snoops to the table walker port(s). Note that
only ARM and X86 are affected.

There is no reason for the ports to snoop as they do not actually take
any action, and from a performance point of view we are better of not
snooping more than we have to.

Should it at a later point be required to snoop for a particular TLB
design it is easy enough to add it back.

mem: Pass shared downstream through caches

This patch ensures that we pass on information about a packet being
shared (rather than exclusive), when forwarding a packet downstream.

Without this patch there is a risk that a downstream cache considers
the line exclusive when it really isn't.

mem: Add forward snoop check for HardPFReqs

We should always check whether the cache is supposed to be forwarding snoops
before generating snoops.

mem: Add missing stats update for uncacheable MSHRs

This patch adds a missing counter update for the uncacheable
accesses. By updating this counter we also get a meaningful average
latency for uncacheable accesses (previously inf).

mem: Tidy up BaseCache parameters

This patch simply tidies up the BaseCache parameters and removes the
unused "two_queue" parameter.

mem: Remove templates in cache model

This patch changes the cache implementation to rely on virtual methods
rather than using the replacement policy as a template argument.

There is no impact on the simulation performance, and overall the
changes make it easier to modify (and subclass) the cache and/or
replacement policy.

cpu: Work around gcc 4.9 issues with Num_OpClasses

This patch fixes a recent issue with gcc 4.9 (and possibly more) being
convinced that indices outside the array bounds are used when
initialising the FUPool members.

stats: Bring regression stats in line with actual behaviour

stats: arm: updates

stats: x86: updates due to change in div latency

arch, base, dev, kern, sym: FreeBSD support

This adds support for FreeBSD/aarch64 FS and SE mode (basic set of syscalls only)

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

mem: Simplify page close checks for adaptive policies

Both open_adaptive and close_adaptive page polices keep the page
open if a row hit is found. If a row hit is not found, close_adaptive
page policy precharges the row, and open_adaptive policy precharges
the row only if there is a bank conflict request waiting in the queue.

This patch makes the checks for above conditions simpler.

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

ruby: set: replace long by unsigned long
UBSan complains about negative value being shifted

cpu: o3: replace issueLatency with bool pipelined

Currently, each op class has a parameter issueLat that denotes the cycles after
which another op of the same class can be issued.  As of now, this latency can
either be one cycle (fully pipelined) or same as execution latency of the op
(not at all pipelined).  The fact that issueLat is a parameter of type Cycles
makes one believe that it can be set to any value.  To avoid the confusion, the
parameter is being renamed as 'pipelined' with type boolean.  If set to true,
the op would execute in a fully pipelined fashion. Otherwise, it would execute
in an unpipelined fashion.

cpu: o3: single cycle default div microop latency on x86

This patch sets the default latency of the division microop to a single cycle
on x86.  This is because the division instructions DIV and IDIV have been
implemented as loops of div microops, where each microop computes a single bit
of the quotient.

x86: change divide-by-zero fault to divide-error
Same exception is raised whether division with zero is performed or the
quotient is greater than the maximum value that the provided space can hold.
Divide-by-Zero is the AMD terminology, while Divide-Error is Intel's.

misc: Appease gcc 5.1 without moving GDB_REG_BYTES

This patch rolls back the move of the GDB_REG_BYTES constant, and
instead adds M5_VAR_USED.

config: enable setting SE-mode environment variables from file

arm, dev: Add a UFS device

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

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

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

arm, dev: Add a NAND flash timing model

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

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

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

dev: Add support for i2c devices

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

misc: Appease gcc 5.1

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

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

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

stats: update for previous changeset

Very small differences in IQ-specific O3 stats.

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

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

syscall_emul: implement clock_gettime system call

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

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

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

base: add new ChunkGenerator method to identify last chunk

stats: update a few stats from long O3 runs

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

cpu: Remove the InOrderCPU from the tree

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

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

config: Remove memory aliases and rely on class name

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

Added tag stable_2015_04_15 for changeset e17949745150

stats: x86: changes due to recent patches

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

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

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

cpu: re-organizes the branch predictor structure.

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

x86: implements x87 mult/div instructions

ruby: allow restoring from checkpoint when using DRAMCtrl

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

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

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

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

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

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