Merge pull request #156 from p12nGH/noncontiguous_harts
[riscv-isa-sim.git] / riscv / sim.cc
index 461ae6ac211fb2d4e9420b91da4899e53613b5cf..793a2c871e6267439c88b1a5c2da7d289495c232 100644 (file)
@@ -10,6 +10,9 @@
 #include <cstdlib>
 #include <cassert>
 #include <signal.h>
+#include <unistd.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <sys/types.h>
 
 volatile bool ctrlc_pressed = false;
 static void handle_signal(int sig)
@@ -20,37 +23,39 @@ static void handle_signal(int sig)
   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), debug_module(this), procs(std::max(nprocs, size_t(1))),
+sim_t::sim_t(const char* isa, size_t nprocs, bool halted, reg_t start_pc,
+             std::vector<std::pair<reg_t, mem_t*>> mems,
+             const std::vector<std::string>& args, std::vector<int> const hartids)
+  : htif_t(args), debug_module(this), mems(mems), procs(std::max(nprocs, size_t(1))),
+    start_pc(start_pc),
     current_step(0), current_proc(0), debug(false), remote_bitbang(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 = (size_t)((sizeof(size_t) == 8 ? 4096 : 2048) - 256) << 20;
 
-  memsz = memsz0;
-  while ((mem = (char*)calloc(1, memsz)) == NULL)
-    memsz = (size_t)(memsz*0.9)/quantum*quantum;
+  for (auto& x : mems)
+    bus.add_device(x.first, x.second);
 
-  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);
+  debug_module.add_device(&bus);
 
   debug_mmu = new mmu_t(this, NULL);
 
-  for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
-    procs[i] = new processor_t(isa, this, i, halted);
+  if (hartids.size() == 0) {
+    for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
+      procs[i] = new processor_t(isa, this, i, halted);
+    }
+  }
+  else {
+    if (hartids.size() != procs.size()) {
+      std::cerr << "Number of specified hartids doesn't match number of processors" << strerror(errno) << std::endl;
+      exit(1);
+    }
+    for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++) {
+      procs[i] = new processor_t(isa, this, hartids[i], halted);
+    }
   }
 
-  rtc.reset(new rtc_t(procs));
-  make_config_string();
+  clint.reset(new clint_t(procs));
+  bus.add_device(CLINT_BASE, clint.get());
 }
 
 sim_t::~sim_t()
@@ -58,7 +63,6 @@ sim_t::~sim_t()
   for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++)
     delete procs[i];
   delete debug_mmu;
-  free(mem);
 }
 
 void sim_thread_main(void* arg)
@@ -104,7 +108,7 @@ void sim_t::step(size_t n)
       procs[current_proc]->yield_load_reservation();
       if (++current_proc == procs.size()) {
         current_proc = 0;
-        rtc->increment(INTERLEAVE / INSNS_PER_RTC_TICK);
+        clint->increment(INTERLEAVE / INSNS_PER_RTC_TICK);
       }
 
       host->switch_to();
@@ -150,66 +154,194 @@ bool sim_t::mmio_store(reg_t addr, size_t len, const uint8_t* bytes)
   return bus.store(addr, len, bytes);
 }
 
-void sim_t::make_config_string()
+static std::string dts_compile(const std::string& dts)
 {
-  reg_t rtc_addr = EXT_IO_BASE;
-  bus.add_device(rtc_addr, rtc.get());
+  // Convert the DTS to DTB
+  int dts_pipe[2];
+  pid_t dts_pid;
 
-  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[8] = {
-    0x297 + DRAM_BASE - DEFAULT_RSTVEC, // reset vector
-    0x00028067,                         //   jump straight to DRAM_BASE
-    0x00000000,                         // reserved
-    0,                                  // config string pointer
-    0, 0, 0, 0                          // trap vector
+  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()
+{
+  const int reset_vec_size = 8;
+
+  start_pc = start_pc == reg_t(-1) ? get_entry_point() : start_pc;
+
+  uint32_t reset_vec[reset_vec_size] = {
+    0x297,                                      // auipc  t0,0x0
+    0x28593 + (reset_vec_size * 4 << 20),       // addi   a1, t0, &dtb
+    0xf1402573,                                 // csrr   a0, mhartid
+    get_core(0)->xlen == 32 ?
+      0x0182a283u :                             // lw     t0,24(t0)
+      0x0182b283u,                              // ld     t0,24(t0)
+    0x28067,                                    // jr     t0
+    0,
+    (uint32_t) (start_pc & 0xffffffff),
+    (uint32_t) (start_pc >> 32)
   };
-  reset_vec[3] = DEFAULT_RSTVEC + sizeof(reset_vec); // config string pointer
 
   std::vector<char> rom((char*)reset_vec, (char*)reset_vec + sizeof(reset_vec));
 
   std::stringstream s;
-  s << std::hex <<
-        "platform {\n"
-        "  vendor ucb;\n"
-        "  arch spike;\n"
-        "};\n"
-        "rtc {\n"
-        "  addr 0x" << rtc_addr << ";\n"
-        "};\n"
-        "ram {\n"
-        "  0 {\n"
-        "    addr 0x" << DRAM_BASE << ";\n"
-        "    size 0x" << memsz << ";\n"
-        "  };\n"
-        "};\n"
-        "core {\n";
+  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 <<
-        "  " << i << " {\n"
-        "    " << "0 {\n" << // hart 0 on core i
-        "      isa " << procs[i]->isa_string << ";\n"
-        "      timecmp 0x" << (rtc_addr + 8*(1+i)) << ";\n"
-        "      ipi 0x" << cpu_addr << ";\n"
-        "    };\n"
-        "  };\n";
-    bus.add_device(cpu_addr, procs[i]);
-    cpu_addr += cpu_size;
+    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"
+         "      CPU" << i << "_intc: interrupt-controller {\n"
+         "        #interrupt-cells = <1>;\n"
+         "        interrupt-controller;\n"
+         "        compatible = \"riscv,cpu-intc\";\n"
+         "      };\n"
+         "    };\n";
   }
-  s <<  "};\n";
-
-  config_string = s.str();
-  rom.insert(rom.end(), config_string.begin(), config_string.end());
-  rom.resize((rom.size() / align + 1) * align);
+  s <<   "  };\n";
+  for (auto& m : mems) {
+    s << std::hex <<
+         "  memory@" << m.first << " {\n"
+         "    device_type = \"memory\";\n"
+         "    reg = <0x" << (m.first >> 32) << " 0x" << (m.first & (uint32_t)-1) <<
+                   " 0x" << (m.second->size() >> 32) << " 0x" << (m.second->size() & (uint32_t)-1) << ">;\n"
+         "  };\n";
+  }
+  s <<   "  soc {\n"
+         "    #address-cells = <2>;\n"
+         "    #size-cells = <2>;\n"
+         "    compatible = \"ucbbar,spike-bare-soc\", \"simple-bus\";\n"
+         "    ranges;\n"
+         "    clint@" << CLINT_BASE << " {\n"
+         "      compatible = \"riscv,clint0\";\n"
+         "      interrupts-extended = <" << std::dec;
+  for (size_t i = 0; i < procs.size(); i++)
+    s << "&CPU" << i << "_intc 3 &CPU" << i << "_intc 7 ";
+  reg_t clintbs = CLINT_BASE;
+  reg_t clintsz = CLINT_SIZE;
+  s << std::hex << ">;\n"
+         "      reg = <0x" << (clintbs >> 32) << " 0x" << (clintbs & (uint32_t)-1) <<
+                     " 0x" << (clintsz >> 32) << " 0x" << (clintsz & (uint32_t)-1) << ">;\n"
+         "    };\n"
+         "  };\n"
+         "  htif {\n"
+         "    compatible = \"ucb,htif0\";\n"
+         "  };\n"
+         "};\n";
+
+  dts = s.str();
+  std::string dtb = dts_compile(dts);
+
+  rom.insert(rom.end(), dtb.begin(), dtb.end());
+  const int align = 0x1000;
+  rom.resize((rom.size() + align - 1) / align * align);
 
   boot_rom.reset(new rom_device_t(rom));
   bus.add_device(DEFAULT_RSTVEC, boot_rom.get());
 }
 
+char* sim_t::addr_to_mem(reg_t addr) {
+  auto desc = bus.find_device(addr);
+  if (auto mem = dynamic_cast<mem_t*>(desc.second))
+    if (addr - desc.first < mem->size())
+      return mem->contents() + (addr - desc.first);
+  return NULL;
+}
+
 // htif
 
+void sim_t::reset()
+{
+  make_dtb();
+}
+
 void sim_t::idle()
 {
   target.switch_to();