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.

mem: refactor LRU cache tags and add random replacement tags

this patch implements a new tags class that uses a random replacement policy.
these tags prefer to evict invalid blocks first, if none are available a
replacement candidate is chosen at random.

this patch factors out the common code in the LRU class and creates a new
abstract class: the BaseSetAssoc class. any set associative tag class must
implement the functionality related to the actual replacement policy in the
following methods:

accessBlock()
findVictim()
insertBlock()
invalidate()

arm: make the PseudoLRU tags the default for the O3_ARM_v7aL2

the Cortex-A15 has a random replacement policy for its L2 cache. see the
Cortex-A15 Technical Reference Manual 1.7 About the L2 memory system. this
patch makes the PseudoLRU tags the default for the ARM O3 CPU's L2 cache.

stats: Bump stats for the regressions using the minor CPU

Updating the stats to match the current behaviour.

cpu: Minor CPU add regression tests for ARM and ALPHA

This patch adds regression tests results and test harnesses
for the Minor CPU on ARM and ALPHA.

cpu: `Minor' in-order CPU model

This patch contains a new CPU model named `Minor'. Minor models a four
stage in-order execution pipeline (fetch lines, decompose into
macroops, decompose macroops into microops, execute).

The model was developed to support the ARM ISA but should be fixable
to support all the remaining gem5 ISAs. It currently also works for
Alpha, and regressions are included for ARM and Alpha (including Linux
boot).

Documentation for the model can be found in src/doc/inside-minor.doxygen and
its internal operations can be visualised using the Minorview tool
utils/minorview.py.

Minor was designed to be fairly simple and not to engage in a lot of
instruction annotation. As such, it currently has very few gathered
stats and may lack other gem5 features.

Minor is faster than the o3 model. Sample results:

     Benchmark     |   Stat host_seconds (s)
    ---------------+--------v--------v--------
     (on ARM, opt) | simple | o3     | minor
                   | timing | timing | timing
    ---------------+--------+--------+--------
    10.linux-boot  |   169  |  1883  |  1075
    10.mcf         |   117  |   967  |   491
    20.parser      |   668  |  6315  |  3146
    30.eon         |   542  |  3413  |  2414
    40.perlbmk     |  2339  | 20905  | 11532
    50.vortex      |   122  |  1094  |   588
    60.bzip2       |  2045  | 18061  |  9662
    70.twolf       |   207  |  2736  |  1036

stats: update for syscall DPRINTF change

Only printing one rather than two args for the ignored syscall
warning means the count of register accesses has changed on
a few runs.  Oddly only Alpha Tru64 seems to have any ignored
syscalls in the regression tests.

syscall emulation: fix fast build issue

Surprisingly gcc will complain about unused variables even
inside an 'if (false)' block.

I thought I had tested this previously, but apparently not.

x86: make PioBus return BadAddress errors

Stop setting the use_default_range flag in PioBus in order to
have random bad addresses result in a BadAddress response and
not a gem5 fatal error.  This is necessary in Ruby as Ruby is
connected directly to PioBus, so misspeculated addresses will
be sent there directly.  For the classic memory system, this
change has no effect, as bad addresses are caught by the
memory bus before being sent to the PioBus.

This work was done while Binh was an intern at AMD Research.

sim: remove unused MemoryModeStrings array

The System object has a static MemoryModeStrings array
that's (1) unused and (2) redundant, since there's an
auto-generated version in the Enums namespace.  No
point in leaving it in.

kern: get rid of unused linux syscall files

syscall emulation: fix DPRINTF arg ordering bug

When we switched getSyscallArg() from explicit arg indices to
the implicit method, some DPRINTF arguments were left as calls
to getSyscallArg(), even though C/C++ doesn't guarantee
anything about the order of invocation of these calls.  As a
result, the args could be printed out in arbitrary orders.

Interestingly, this bug has been around since 2009:
http://repo.gem5.org/gem5/rev/4842482e1bd1

base: fix operator== for comparing EthAddr objects

this operator uses memcmp() to detect if two EthAddr object have the same
address, however memcmp() will return 0 if all bytes are equal. operator==
returns the return value of memcmp() to indicate whether or not two
address are equal. this is incorrect as it will always give the opposite of
the intended behavior. this patch fixes that problem.

base: fix some bugs in EthAddr

per the IEEE 802 spec:
1) fixed broadcast() to ensure that all bytes are equal to 0xff.
2) fixed unicast() to ensure that bit 0 of the first byte is equal to 0
3) fixed multicast() to ensure that bit 0 of the first byte is equal to 1, and
   that it is not a broadcast.

also the constructors in EthAddr are fixed so that all bytes of data are
initialized.

util: Add DVFS perfLevel to checkpoint upgrade script

This patch updates the checkpoint upgrader script. It adds the _perfLevel
variable in the clock domain and voltage domain simObjects used for DVFS.

power: Add basic DVFS support for gem5

Adds DVFS capabilities to gem5, by allowing users to specify lists for
frequencies and voltages in SrcClockDomains and VoltageDomains respectively.
A separate component, DVFSHandler, provides a small interface to change
operating points of the associated domains.

Clock domains will be linked to voltage domains and thus allow separate clock,
but shared voltage lines.

Currently all the valid performance-level updates are performed with a fixed
transition latency as specified for the domain.

Config file example:
...
vd = VoltageDomain(voltage = ['1V','0.95V','0.90V','0.85V'])
tsys.cluster1.clk_domain.clock = ['1GHz','700MHz','400MHz','230MHz']
tsys.cluster2.clk_domain.clock = ['1GHz','700MHz','400MHz','230MHz']
tsys.cluster1.clk_domain.domain_id = 0
tsys.cluster2.clk_domain.domain_id = 1
tsys.cluster1.clk_domain.voltage_domain = vd
tsys.cluster2.clk_domain.voltage_domain = vd
tsys.dvfs_handler.domains = [tsys.cluster1.clk_domain,
                             tsys.cluster2.clk_domain]
tsys.dvfs_handler.enable = True

mem: DRAMPower trace formatting script

This patch adds a first version of a script that processes the debug
output and generates a command trace for DRAMPower. This is work in
progress and is intended as a snapshot of ongoing work at this point.

The longer term plan is to link in DRAMPower as a library and have one
instance of the model per rank, and instantiate it based on a struct
passed from gem5. Each command will then be a call to the model and no
parsing of traces will be necessary.

mem: DRAMPower trace output

This patch adds a DRAMPower flag to enable off-line DRAM power
analysis using the DRAMPower tool. A new DRAMPower flag is added
and a follow-on patch adds a Python script to post-process the output
and order it based on time stamps.

The long-term goal is to link DRAMPower as a library and provide the
commands through function calls to the model rather than first
printing and then parsing the commands. At the moment it is also up to
the user to ensure that the same DRAM configuration is used by the
gem5 controller model and DRAMPower.

mem: Add bank and rank indices as fields to the DRAM bank

This patch adds the index of the bank and rank as a field so that we can
determine the identity of a given bank (reference or pointer) for the
power tracing. We also grab the opportunity of cleaning up the
arguments used for identifying the bank when activating.

mem: Extend DRAM row bits from 16 to 32 for larger densities

This patch extends the DRAM row bits to 32 to support larger density
memories. Additional checks are also added to ensure the row fits in
the 32 bits.

cpu: implement a bi-mode branch predictor

arm: make the bi-mode predictor the default for O3_ARM_v7a_BP

the branch predictor used in the Cortex-A15 is a bi-mode style predictor,
see:

http://arm.com/files/pdf/at-exploring_the_design_of_the_cortex-a15.pdf
and
http://nvidia.com/docs/IO/116757/NVIDIA_Quad_a15_whitepaper_FINALv2.pdf

this patch makes the bi-mode predictor the default for the ARM O3 CPU.

stats: update for O3 changes

Mostly small differences in total ticks, but O3 stall causes
shifted significantly.

30.eon does speed up by ~6% on Alpha and ARM, and 50.vortex
by 4.5% on ARM.  At the other extreme, X86 70.twolf is 0.8%
slower.

x86: fix table walker assertion

In a cycle, we could see a R and W requests corresponding to the same
page walk being sent to the memory. During the cycle that assertion
happens, we have 2 responses corresponding to the R and W above. We
also have a 'read' variable to keep track of the inflight Read
request, this gets reset to NULL right after we send out any R
request; and gets set to the next R in the page walk when a response
comes back.

The issue we are seeing here is when we get a response for W request,
assert(!read) fires because we got a response for R request right
before this, hence we set 'read' to NOT NULL value, pointing to the
next R request in the pagewalk!

This work was done while Binh was an intern at AMD Research.

o3: make dispatch LSQ full check more selective

Dispatch should not check LSQ size/LSQ stall for non load/store
instructions.

This work was done while Binh was an intern at AMD Research.

o3: split load & store queue full cases in rename

Check for free entries in Load Queue and Store Queue separately to
avoid cases when load cannot be renamed due to full Store Queue and
vice versa.

This work was done while Binh was an intern at AMD Research.

scons: Bump the compiler version to gcc 4.6 and clang 3.0

This patch bumps the supported version of gcc from 4.4 to 4.6, and
clang from 2.9 to 3.0. This enables, amongst other things, range-based
for loops, lambda expressions, etc. The STL implementation shipping
with 4.6 also has a full functional implementation of unique_ptr and
shared_ptr.

Util: Do not style check symlinks

The style checker used to traverse symlinks if they pointed to files, which can
result in style checker failure if the pointed-to file doesn't exist. This
style check is actually unnecessary, since symlinks either point to other files
that are already style checked, or files outside gem5, which shouldn't be
checked. Skip symlinks.