sim: declare cores as interrupt-controllers for clint
[riscv-isa-sim.git] / riscv / sim.cc
index c6ca04a8c2eb3c5142bf5ed8de11586580453633..bdf55e275bfec0e937c9804fe49e92610b982cc8 100644 (file)
 // See LICENSE for license details.
 
 #include "sim.h"
-#include "htif.h"
+#include "mmu.h"
+#include "gdbserver.h"
 #include <map>
 #include <iostream>
+#include <sstream>
 #include <climits>
 #include <cstdlib>
 #include <cassert>
+#include <signal.h>
+#include <unistd.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <sys/types.h>
 
-sim_t::sim_t(size_t _nprocs, size_t mem_mb, const std::vector<std::string>& args)
-  : htif(new htif_isasim_t(this, args)),
-    procs(_nprocs), current_step(0), current_proc(0), debug(false)
+volatile bool ctrlc_pressed = false;
+static void handle_signal(int sig)
 {
+  if (ctrlc_pressed)
+    exit(-1);
+  ctrlc_pressed = true;
+  signal(sig, &handle_signal);
+}
+
+sim_t::sim_t(const char* isa, size_t nprocs, size_t mem_mb, bool halted,
+             const std::vector<std::string>& args)
+  : htif_t(args), procs(std::max(nprocs, size_t(1))),
+    current_step(0), current_proc(0), debug(false), gdbserver(NULL)
+{
+  signal(SIGINT, &handle_signal);
   // allocate target machine's memory, shrinking it as necessary
   // until the allocation succeeds
   size_t memsz0 = (size_t)mem_mb << 20;
   size_t quantum = 1L << 20;
   if (memsz0 == 0)
-    memsz0 = 1L << (sizeof(size_t) == 8 ? 32 : 30);
+    memsz0 = (size_t)((sizeof(size_t) == 8 ? 4096 : 2048) - 256) << 20;
 
   memsz = memsz0;
   while ((mem = (char*)calloc(1, memsz)) == NULL)
-    memsz = memsz*10/11/quantum*quantum;
+    memsz = (size_t)(memsz*0.9)/quantum*quantum;
+
+  if (memsz != memsz0)
+    fprintf(stderr, "warning: only got %zu bytes of target mem (wanted %zu)\n",
+            memsz, memsz0);
+
+  bus.add_device(DEBUG_START, &debug_module);
 
-  if (memsz != memsz)
-    fprintf(stderr, "warning: only got %lu bytes of target mem (wanted %lu)\n",
-            (unsigned long)memsz, (unsigned long)memsz0);
+  debug_mmu = new mmu_t(this, NULL);
 
-  mmu = new mmu_t(mem, memsz);
+  for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
+    procs[i] = new processor_t(isa, this, i, halted);
+  }
 
-  if (_nprocs == 0)
-    _nprocs = 1;
-  for (size_t i = 0; i < _nprocs; i++)
-    procs[i] = new processor_t(this, new mmu_t(mem, memsz), i);
+  rtc.reset(new rtc_t(procs));
+  make_dtb();
 }
 
 sim_t::~sim_t()
 {
   for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++)
-  {
-    mmu_t* pmmu = &procs[i]->mmu;
     delete procs[i];
-    delete pmmu;
-  }
-  delete mmu;
+  delete debug_mmu;
   free(mem);
 }
 
-void sim_t::send_ipi(reg_t who)
+void sim_thread_main(void* arg)
 {
-  if (who < procs.size())
-    procs[who]->deliver_ipi();
+  ((sim_t*)arg)->main();
 }
 
-reg_t sim_t::get_scr(int which)
+void sim_t::main()
 {
-  switch (which)
-  {
-    case 0: return procs.size();
-    case 1: return memsz >> 20;
-    default: return -1;
-  }
-}
+  if (!debug && log)
+    set_procs_debug(true);
 
-void sim_t::run()
-{
-  while (!htif->done())
+  while (!done())
   {
-    if (debug)
+    if (debug || ctrlc_pressed)
       interactive();
     else
-      step(INTERLEAVE, false);
+      step(INTERLEAVE);
+    if (gdbserver) {
+      gdbserver->handle();
+    }
   }
 }
 
-void sim_t::step(size_t n, bool noisy)
+int sim_t::run()
+{
+  host = context_t::current();
+  target.init(sim_thread_main, this);
+  return htif_t::run();
+}
+
+void sim_t::step(size_t n)
 {
   for (size_t i = 0, steps = 0; i < n; i += steps)
   {
-    htif->tick();
-    if (!running())
-      break;
-
     steps = std::min(n - i, INTERLEAVE - current_step);
-    procs[current_proc]->step(steps, noisy);
+    procs[current_proc]->step(steps);
 
     current_step += steps;
     if (current_step == INTERLEAVE)
     {
       current_step = 0;
-      procs[current_proc]->mmu.yield_load_reservation();
-      if (++current_proc == procs.size())
+      procs[current_proc]->yield_load_reservation();
+      if (++current_proc == procs.size()) {
         current_proc = 0;
+        rtc->increment(INTERLEAVE / INSNS_PER_RTC_TICK);
+      }
+
+      host->switch_to();
     }
   }
 }
 
-bool sim_t::running()
+void sim_t::set_debug(bool value)
+{
+  debug = value;
+}
+
+void sim_t::set_log(bool value)
+{
+  log = value;
+}
+
+void sim_t::set_histogram(bool value)
+{
+  histogram_enabled = value;
+  for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
+    procs[i]->set_histogram(histogram_enabled);
+  }
+}
+
+void sim_t::set_procs_debug(bool value)
+{
+  for (size_t i=0; i< procs.size(); i++)
+    procs[i]->set_debug(value);
+}
+
+bool sim_t::mmio_load(reg_t addr, size_t len, uint8_t* bytes)
+{
+  if (addr + len < addr)
+    return false;
+  return bus.load(addr, len, bytes);
+}
+
+bool sim_t::mmio_store(reg_t addr, size_t len, const uint8_t* bytes)
+{
+  if (addr + len < addr)
+    return false;
+  return bus.store(addr, len, bytes);
+}
+
+static std::string dts_compile(const std::string& dts)
 {
+  // Convert the DTS to DTB
+  int dts_pipe[2];
+  pid_t dts_pid;
+
+  if (pipe(dts_pipe) != 0 || (dts_pid = fork()) < 0) {
+    std::cerr << "Failed to fork dts child: " << strerror(errno) << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+
+  // Child process to output dts
+  if (dts_pid == 0) {
+    close(dts_pipe[0]);
+    int step, len = dts.length();
+    const char *buf = dts.c_str();
+    for (int done = 0; done < len; done += step) {
+      step = write(dts_pipe[1], buf+done, len-done);
+      if (step == -1) {
+        std::cerr << "Failed to write dts: " << strerror(errno) << std::endl;
+        exit(1);
+      }
+    }
+    close(dts_pipe[1]);
+    exit(0);
+  }
+
+  pid_t dtb_pid;
+  int dtb_pipe[2];
+  if (pipe(dtb_pipe) != 0 || (dtb_pid = fork()) < 0) {
+    std::cerr << "Failed to fork dtb child: " << strerror(errno) << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+
+  // Child process to output dtb
+  if (dtb_pid == 0) {
+    dup2(dts_pipe[0], 0);
+    dup2(dtb_pipe[1], 1);
+    close(dts_pipe[0]);
+    close(dts_pipe[1]);
+    close(dtb_pipe[0]);
+    close(dtb_pipe[1]);
+    execl(DTC, DTC, "-O", "dtb", 0);
+    std::cerr << "Failed to run " DTC ": " << strerror(errno) << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+
+  close(dts_pipe[1]);
+  close(dts_pipe[0]);
+  close(dtb_pipe[1]);
+
+  // Read-out dtb
+  std::stringstream dtb;
+
+  int got;
+  char buf[4096];
+  while ((got = read(dtb_pipe[0], buf, sizeof(buf))) > 0) {
+    dtb.write(buf, got);
+  }
+  if (got == -1) {
+    std::cerr << "Failed to read dtb: " << strerror(errno) << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+  close(dtb_pipe[0]);
+
+  // Reap children
+  int status;
+  waitpid(dts_pid, &status, 0);
+  if (!WIFEXITED(status) || WEXITSTATUS(status) != 0) {
+    std::cerr << "Child dts process failed" << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+  waitpid(dtb_pid, &status, 0);
+  if (!WIFEXITED(status) || WEXITSTATUS(status) != 0) {
+    std::cerr << "Child dtb process failed" << std::endl;
+    exit(1);
+  }
+
+  return dtb.str();
+}
+
+void sim_t::make_dtb()
+{
+  reg_t rtc_addr = EXT_IO_BASE;
+  bus.add_device(rtc_addr, rtc.get());
+
+  const int align = 0x1000;
+  reg_t cpu_addr = rtc_addr + ((rtc->size() - 1) / align + 1) * align;
+  reg_t cpu_size = align;
+
+  uint32_t reset_vec[] = {
+    0x297 + DRAM_BASE - DEFAULT_RSTVEC, // auipc t0, DRAM_BASE
+    0x597,                              // auipc a1, 0
+    0x58593,                            // addi a1, a1, 0
+    0xf1402573,                                // csrr a0,mhartid
+    0x00028067                          // jalr zero, t0, 0 (jump straight to DRAM_BASE)
+  };
+  reset_vec[2] += (sizeof(reset_vec) - 4) << 20; // addi a1, a1, sizeof(reset_vec) - 4 = DTB start
+
+  std::vector<char> rom((char*)reset_vec, (char*)reset_vec + sizeof(reset_vec));
+
+  std::stringstream s;
+  s << std::dec <<
+         "/dts-v1/;\n"
+         "\n"
+         "/ {\n"
+         "  #address-cells = <2>;\n"
+         "  #size-cells = <2>;\n"
+         "  compatible = \"ucbbar,spike-bare-dev\";\n"
+         "  model = \"ucbbar,spike-bare\";\n"
+         "  cpus {\n"
+         "    #address-cells = <1>;\n"
+         "    #size-cells = <0>;\n"
+         "    timebase-frequency = <" << (CPU_HZ/INSNS_PER_RTC_TICK) << ">;\n";
+  for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
+    s << "    CPU" << i << ": cpu@" << i << " {\n"
+         "      device_type = \"cpu\";\n"
+         "      reg = <" << i << ">;\n"
+         "      status = \"okay\";\n"
+         "      compatible = \"riscv\";\n"
+         "      riscv,isa = \"" << procs[i]->isa_string << "\";\n"
+         "      mmu-type = \"riscv," << (procs[i]->max_xlen <= 32 ? "sv32" : "sv48") << "\";\n"
+         "      clock-frequency = <" << CPU_HZ << ">;\n"
+         "      interrupt-controller;\n"
+         "      #interrupt-cells = <1>;\n"
+         "    };\n";
+  }
+  reg_t membs = DRAM_BASE;
+  s << std::hex <<
+         "  };\n"
+         "  memory@" << DRAM_BASE << " {\n"
+         "    device_type = \"memory\";\n"
+         "    reg = <0x" << (membs >> 32) << " 0x" << (membs & (uint32_t)-1) <<
+                   " 0x" << (memsz >> 32) << " 0x" << (memsz & (uint32_t)-1) << ">;\n"
+         "  };\n"
+         "  soc {\n"
+         "    #address-cells = <2>;\n"
+         "    #size-cells = <2>;\n"
+         "    compatible = \"ucbbar,spike-bare-soc\";\n"
+         "    ranges;\n"
+         "    clint@" << rtc_addr << " {\n"
+         "      compatible = \"riscv,clint0\";\n"
+         "      interrupts-extended = <" << std::dec;
   for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++)
-    if (procs[i]->running())
-      return true;
-  return false;
+    s << "&CPU" << i << " 3 &CPU" << i << " 7 ";
+  s << std::hex << ">;\n"
+         "      reg = <0x" << (rtc_addr >> 32) << " 0x" << (rtc_addr & (uint32_t)-1) <<
+                     " 0x0 0x10000>;\n"
+         "    };\n"
+         "  };\n"
+         "};\n";
+
+  dts = s.str();
+  std::string dtb = dts_compile(dts);
+
+  rom.insert(rom.end(), dtb.begin(), dtb.end());
+  rom.resize((rom.size() / align + 1) * align);
+
+  boot_rom.reset(new rom_device_t(rom));
+  bus.add_device(DEFAULT_RSTVEC, boot_rom.get());
+}
+
+// htif
+
+void sim_t::idle()
+{
+  target.switch_to();
+}
+
+void sim_t::read_chunk(addr_t taddr, size_t len, void* dst)
+{
+  assert(len == 8);
+  auto data = debug_mmu->load_uint64(taddr);
+  memcpy(dst, &data, sizeof data);
 }
 
-void sim_t::stop()
+void sim_t::write_chunk(addr_t taddr, size_t len, const void* src)
 {
-  procs[0]->tohost = 1;
-  while (!htif->done())
-    htif->tick();
+  assert(len == 8);
+  uint64_t data;
+  memcpy(&data, src, sizeof data);
+  debug_mmu->store_uint64(taddr, data);
 }