source: branches/ODCCP/lib/generic_tlb_odccp/include/generic_tlb.h @ 874

Last change on this file since 874 was 544, checked in by haoliu, 11 years ago

ODCCP merge the components with the version 543 in trunk.

  • Property svn:executable set to *
File size: 29.3 KB
Line 
1/* -*- c++ -*-
2 *
3 * SOCLIB_LGPL_HEADER_BEGIN
4 *
5 * This file is part of SoCLib, GNU LGPLv2.1.
6 *
7 * SoCLib is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 * under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
9 * by the Free Software Foundation; version 2.1 of the License.
10 *
11 * SoCLib is distributed in the hope that it will be useful, but
12 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14 * Lesser General Public License for more details.
15 *
16 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17 * License along with SoCLib; if not, write to the Free Software
18 * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
19 * 02110-1301 USA
20 *
21 * SOCLIB_LGPL_HEADER_END
22 *
23 * Copyright (c) UPMC, Lip6
24 *         Alain Greiner <alain.greiner@lip6.fr> July 2008
25 *
26 * Maintainers: alain yang
27 */
28
29/**********************************************************************
30 * File         : generic_tlb.h
31 * Date         : 07/01/2012
32 * Authors      : Alain Greiner
33 **********************************************************************
34 * This object is a generic TLB (Translation Lookaside Buffer)
35 * It is implemented as a set-associative cache.
36 * It supports two sizes of page : small page of 4K bytes,
37 * and big pages of 2M bytes.
38 * The replacement algorithm is pseudo-LRU.
39 * The virtual adress is 32 bits.
40 *
41 * Each TLB entry has the following format:
42 * - bool       V           valid           
43 * - bool       L           locally accessed
44 * - bool       R           remotely accessed
45 * - bool       C           cachable   
46 * - bool       NCC         Non Coherente   
47 * - bool       W           writable
48 * - bool       X           executable
49 * - bool       U       unprotected: access in user mode allowed
50 * - bool       G           global: entry not invalidated by a TLB flush
51 * - bool       D           dirty: page has been modified
52 * - bool       B           big page (0 => 4K page / 1 => 2M page)
53 * - bool       Z       recently used: pseudo-LRU replacement in TLB
54 * - uint32_t   vpn     virtual page number (20 bits / 11 bits)
55 * - uint32_t   ppn     physical page number (28 bits / 19 bits)
56 * - paddr_t    nline   cache line index of the corresponding PTE
57 *
58 * This TLB supports a bypass mechanism in order to avoid access to
59 * PT1 in case of tlb miss for a small page : It keep the last valid
60 * (vpn -> ptba) translation in four specific registers.
61 *
62 * Implementation note:
63 * Each field of a tlb entry is implemented as an (nways*nsets) array.
64 *
65 **********************************************************************
66 * This object has 3 constructor parameters:
67 * - uint32_t nways       : number of ways per associative set.
68 * - uint32_t nsets       : number of associative sets.
69 * - uint32_t paddr_nbits : number of bits in physical address
70 * Both nways & nsets must be power of 2 no larger than 64.
71 * paddr_nbits cannot be smaller than 32 or larger than 42.
72 **********************************************************************/
73
74#ifndef SOCLIB_CABA_GENERIC_TLB_H
75#define SOCLIB_CABA_GENERIC_TLB_H
76
77#include <inttypes.h>
78#include <systemc>
79#include <assert.h>
80#include "static_assert.h"
81#include "arithmetics.h"
82#include <iostream>
83#include <iomanip>
84
85namespace soclib { 
86namespace caba {
87
88using namespace sc_core;
89
90    // structure containing the 11 flags of a tlb entry
91    typedef struct pte_info_s {
92        bool v;    // valid             
93        bool l;    // locally accessed     
94        bool r;    // remotely accessed
95        bool c;    // cacheable   
96        bool ncc;  // Non Coherent (for ODCCP)
97        bool w;    // writable   
98        bool x;    // executable 
99        bool u;    // unprotected
100        bool g;    // global     
101        bool d;    // dirty       
102        bool b;    // big page
103        bool z;    // recently used
104    }pte_info_t;
105
106    enum { 
107        PTD_ID2_MASK  = 0x001FF000,
108        PAGE_K_MASK   = 0x00000FFF,
109        PAGE_M_MASK   = 0x001FFFFF,
110    };
111
112    enum { 
113        PAGE_M_NBITS = 21,
114        PAGE_K_NBITS = 12,
115        INDEX1_NBITS = 11,
116    };
117
118    // masks for flags bits in PTE
119    enum {
120        PTE_V_MASK = 0x80000000,        // valid bit in PTE
121        PTE_T_MASK = 0x40000000,        // type bit in PTE
122        PTE_L_MASK = 0x20000000,        // local bit in PTE
123        PTE_R_MASK = 0x10000000,        // remote bit in PTE
124        PTE_C_MASK = 0x08000000,        // cacheable bit in PTE
125        PTE_W_MASK = 0x04000000,        // writeable bit in PTE
126        PTE_X_MASK = 0x02000000,        // executable bit in PTE
127        PTE_U_MASK = 0x01000000,        // unprotected bit in PTE
128        PTE_G_MASK = 0x00800000,        // global bit in PTE
129        PTE_D_MASK = 0x00400000,    // dirty bit in PTE
130        PTE_NCC_MASK = 0x00200000,   // Non Coherent bit in PTE (for ODCCP)
131    };
132
133    // shifts for flags bits in PTE
134    enum { 
135        PTE_V_SHIFT = 31,
136        PTE_T_SHIFT = 30,
137        PTE_L_SHIFT = 29,
138        PTE_R_SHIFT = 28,
139        PTE_C_SHIFT = 27,
140        PTE_W_SHIFT = 26,
141        PTE_X_SHIFT = 25,
142        PTE_U_SHIFT = 24,
143        PTE_G_SHIFT = 23,
144        PTE_D_SHIFT = 22,
145        PTE_NCC_SHIFT = 21,
146    };
147
148using soclib::common::uint32_log2;
149
150//////////////////////////
151template<typename paddr_t>
152class GenericTlb
153{
154protected:
155
156    // structure constants
157    const std::string   m_name;
158    const size_t        m_procid;
159    const size_t            m_nways;
160    const size_t            m_nsets;
161    const size_t            m_paddr_nbits;
162    const size_t            m_sets_shift;
163    const size_t            m_sets_mask;
164
165    // TLB content: arrays[m_nsets*m_nways]
166    paddr_t                     *m_nline;
167    uint32_t                *m_ppn; 
168    uint32_t                *m_vpn;
169    bool                    *m_valid; 
170    bool                    *m_local;
171    bool                    *m_remote;
172    bool                    *m_cacheable;
173    bool                    *m_writable;
174    bool                    *m_executable;
175    bool                    *m_unprotected;
176    bool                    *m_global;
177    bool                    *m_dirty;
178    bool                    *m_big;
179    bool                    *m_recent;
180    bool                    *m_non_coherent; // for ODCCP
181
182    // bypass registers
183    bool                m_bypass_valid;         // valid bypass registered
184    uint32_t    m_bypass_id1;           // IX1 field in the VPN
185    uint32_t    m_bypass_ptba;          // PTBA value
186    paddr_t             m_bypass_nline;         // cache line index for the corresponding PTE
187
188public:
189
190    /////////////////////////////////////////
191    paddr_t get_nline(size_t way, size_t set)
192    { 
193        return m_nline[m_nsets*way+set];
194    }
195    ////////////////////////////////////////
196    uint32_t get_vpn(size_t way, size_t set)
197    { 
198        return m_vpn[m_nsets*way+set];
199    }
200    ////////////////////////////////////////
201    uint32_t get_ppn(size_t way, size_t set)
202    { 
203        return m_ppn[m_nsets*way+set];
204    }
205    //////////////////////////////////////
206    bool get_valid(size_t way, size_t set)
207    { 
208        return m_valid[m_nsets*way+set];
209    }
210    ///////////////////////////////////////
211    bool get_global(size_t way, size_t set)
212    { 
213        return m_global[m_nsets*way+set];
214    }
215    ////////////////////////////////////
216    bool get_big(size_t way, size_t set)
217    { 
218        return m_big[(way*m_nsets)+set]; 
219    }
220    //////////////////////////////////////
221    bool get_local(size_t way, size_t set)
222    { 
223        return m_local[(way*m_nsets)+set]; 
224    }
225    ///////////////////////////////////////
226    bool get_remote(size_t way, size_t set)
227    { 
228        return m_remote[(way*m_nsets)+set]; 
229    }
230    //////////////////////////////////////////
231    bool get_cacheable(size_t way, size_t set)
232    { 
233        return m_cacheable[(way*m_nsets)+set]; 
234    }
235    /////////////////////////////////////////
236    bool get_writable(size_t way, size_t set)
237    { 
238        return m_writable[(way*m_nsets)+set]; 
239    }
240    ///////////////////////////////////////////
241    bool get_executable(size_t way, size_t set)
242    { 
243        return m_executable[(way*m_nsets)+set]; 
244    }
245    ////////////////////////////////////////////
246    bool get_unprotected(size_t way, size_t set)
247    { 
248        return m_unprotected[(way*m_nsets)+set]; 
249    }
250    //////////////////////////////////////
251    bool get_dirty(size_t way, size_t set)
252    { 
253        return m_dirty[(way*m_nsets)+set]; 
254    }
255    //////////////////////////////////////
256    bool get_non_coherent(size_t way, size_t set)
257    { 
258        return m_non_coherent[(way*m_nsets)+set]; 
259    }
260    //////////////////////////////////////
261    bool get_recent(size_t way, size_t set)
262    { 
263        return m_recent[m_nsets*way+set];
264    }
265
266    //////////////////////////////////////////////////////////////
267    // constructor checks parameters, allocates the memory
268    // and computes m_page_mask, m_sets_mask and m_sets_shift
269    //////////////////////////////////////////////////////////////
270    GenericTlb(const std::string &name,
271               size_t procid,
272               size_t nways, 
273               size_t nsets, 
274               size_t paddr_nbits)
275    : m_name(name),
276      m_procid(procid),
277      m_nways(nways),
278      m_nsets(nsets),
279      m_paddr_nbits(paddr_nbits),
280      m_sets_shift(uint32_log2(nsets)),
281      m_sets_mask((1<<(int)uint32_log2(nsets))-1)
282    {
283        assert(IS_POW_OF_2(nsets));
284        assert(IS_POW_OF_2(nways));
285        assert(nsets <= 64);
286        assert(nways <= 64);
287
288        if((m_paddr_nbits < 32) || (m_paddr_nbits > 42))
289        {
290            printf("Error in the genericTlb component\n");
291            printf("The physical address parameter must be in the range [32,42]\n");
292            exit(1);
293        } 
294
295        m_nline         = new paddr_t[nways * nsets];
296        m_ppn           = new uint32_t[nways * nsets];
297        m_vpn           = new uint32_t[nways * nsets];
298        m_valid         = new bool[nways * nsets];
299        m_local         = new bool[nways * nsets];
300        m_remote        = new bool[nways * nsets];
301        m_cacheable     = new bool[nways * nsets];
302        m_writable      = new bool[nways * nsets];
303        m_executable    = new bool[nways * nsets];
304        m_unprotected   = new bool[nways * nsets];
305        m_global        = new bool[nways * nsets];
306        m_dirty             = new bool[nways * nsets];
307        m_big               = new bool[nways * nsets];
308        m_recent            = new bool[nways * nsets];
309        m_non_coherent  = new bool[nways * nsets];
310
311    } // end constructor
312
313    /////////////
314    ~GenericTlb()
315    {
316        delete [] m_nline;
317        delete [] m_ppn;
318        delete [] m_vpn;
319        delete [] m_valid;
320        delete [] m_local;
321        delete [] m_remote;
322        delete [] m_cacheable;
323        delete [] m_writable;
324        delete [] m_executable;
325        delete [] m_unprotected;
326        delete [] m_global;
327        delete [] m_dirty;
328        delete [] m_big;
329        delete [] m_recent;
330        delete [] m_non_coherent;
331    }
332
333    /////////////////////////////////////////////////////////////
334    //  This method resets all the TLB entries
335    //  as well as the bypass
336    /////////////////////////////////////////////////////////////
337    void reset() 
338    {
339            for (size_t way = 0 ; way < m_nways ; way++)
340        {
341            for (size_t set = 0 ; set < m_nsets ; set++)
342            {
343                        m_valid[m_nsets*way+set] = false;
344            }
345        }
346        m_bypass_valid = false;
347    } 
348
349    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
350    //  This method takes a virtual adress as input argument. It returns false in case of miss.
351    //  In case of HIT, the physical address, the pte informations, way and set are returned.
352    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
353    bool translate(  uint32_t   vaddress,       // virtual address
354                     paddr_t    *paddress,      // return physical address
355                     pte_info_t *pte_info,      // return flags     
356                     paddr_t    *nline,             // return nline
357                     size_t     *tw,            // return tlb way 
358                     size_t     *ts )           // return tlb set   
359    {
360        size_t m_set = (vaddress >> PAGE_M_NBITS) & m_sets_mask; 
361        size_t k_set = (vaddress >> PAGE_K_NBITS) & m_sets_mask; 
362
363        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
364        {
365            // TLB hit test for 2M page size
366            if( get_valid(way,m_set) and get_big(way,m_set) and
367               (get_vpn(way,m_set) == (vaddress >> (PAGE_M_NBITS + m_sets_shift))) ) 
368            {
369                pte_info->v   = get_valid(way,m_set);
370                pte_info->l   = get_local(way,m_set);
371                pte_info->r   = get_remote(way,m_set);
372                pte_info->c   = get_cacheable(way,m_set);
373                pte_info->w   = get_writable(way,m_set);
374                pte_info->x   = get_executable(way,m_set);
375                pte_info->u   = get_unprotected(way,m_set);
376                pte_info->g   = get_global(way,m_set);
377                pte_info->d   = get_dirty(way,m_set);
378                pte_info->b   = get_big(way,m_set);
379                pte_info->z   = get_recent(way,m_set);
380                pte_info->ncc = get_non_coherent(way,m_set); // coherent/not coherent bit for ODCCP
381
382                *nline      = get_nline(way,m_set);
383                *tw         = way;
384                *ts         = m_set;
385
386                *paddress = (paddr_t)((paddr_t)get_ppn(way,m_set) << PAGE_M_NBITS) | 
387                            (paddr_t)(vaddress & PAGE_M_MASK);
388
389                set_recent(way, m_set);
390                return true;
391            }
392
393            // TLB hit test for 4K page size
394            if( get_valid(way,k_set) and not get_big(way,k_set) and
395               (get_vpn(way,k_set) == (vaddress >> (PAGE_K_NBITS + m_sets_shift))) ) 
396            { 
397                pte_info->v   = get_valid(way,k_set);
398                pte_info->l   = get_local(way,k_set);
399                pte_info->r   = get_remote(way,k_set);
400                pte_info->c   = get_cacheable(way,k_set);
401                pte_info->w   = get_writable(way,k_set);
402                pte_info->x   = get_executable(way,k_set);
403                pte_info->u   = get_unprotected(way,k_set);
404                pte_info->g   = get_global(way,k_set);
405                pte_info->d   = get_dirty(way,k_set);
406                pte_info->b   = get_big(way,k_set);
407                pte_info->z   = get_recent(way,k_set);
408                pte_info->ncc = get_non_coherent(way,k_set);// coherent/not coherent bit for ODCCP
409
410                *nline      = get_nline(way,k_set);
411                *tw         = way;
412                *ts         = k_set;
413
414                *paddress = (paddr_t)((paddr_t)get_ppn(way,k_set) << PAGE_K_NBITS) | 
415                            (paddr_t)(vaddress & PAGE_K_MASK);
416
417                set_recent(way, k_set);
418                return true;   
419            } 
420        } 
421        return false;
422    } // end translate()
423
424    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
425    //  This method takes a virtual adress as input argument. It returns false in case of miss.
426    //  In case of HIT, the physical address is returned.
427    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
428    bool translate(uint32_t vaddress, paddr_t *paddress) 
429    {
430        size_t m_set = (vaddress >> PAGE_M_NBITS) & m_sets_mask; 
431        size_t k_set = (vaddress >> PAGE_K_NBITS) & m_sets_mask; 
432
433        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
434        {
435            // TLB hit test for 2M page size
436            if( get_valid(way,m_set) and get_big(way,m_set) and
437               (get_vpn(way,m_set) == (vaddress >> (PAGE_M_NBITS + m_sets_shift))) ) 
438            {
439                *paddress = (paddr_t)((paddr_t)get_ppn(way,m_set) << PAGE_M_NBITS) | 
440                            (paddr_t)(vaddress & PAGE_M_MASK);
441 
442                set_recent(way, m_set);
443                return true;
444            }
445
446            // TLB hit test for 4K page size
447            if( get_valid(way,k_set) and not get_big(way,k_set) and
448               (get_vpn(way,k_set) == (vaddress >> (PAGE_K_NBITS + m_sets_shift))) ) 
449            { 
450                *paddress = ((paddr_t)get_ppn(way,k_set) << PAGE_K_NBITS) | 
451                            (paddr_t)(vaddress & PAGE_K_MASK);
452
453                set_recent(way, k_set);
454                return true;   
455            } 
456        }
457        return false;
458    } // end translate()
459
460    /////////////////////////////////////////////////////////////
461    //  This method resets all valid bits in one cycle,
462    //  for non global tlb entries.
463    /////////////////////////////////////////////////////////////
464    void flush() 
465    {
466        m_bypass_valid = false;
467
468        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
469        {
470            for(size_t set = 0; set < m_nsets; set++) 
471            {
472                if( not get_global(way,set) ) 
473                {
474                    m_valid[way*m_nsets+set] = false;
475                }
476            } 
477        } 
478    } // end flush
479
480    /////////////////////////////////////////////////////////////
481    // This method returns the values of the various fields
482    // of a tlb entry identified by the way and set arguments.
483    /////////////////////////////////////////////////////////////
484    void get_entry(size_t       way,
485                   size_t       set,
486                   pte_info_t*  flags,   
487                   uint32_t*    vpn,
488                   uint32_t*    ppn,
489                   paddr_t*     nline)
490    {
491        flags->v   = m_valid[way*m_nsets+set];
492        flags->l   = m_local[way*m_nsets+set]; 
493        flags->r   = m_remote[way*m_nsets+set];
494        flags->c   = m_cacheable[way*m_nsets+set];
495        flags->w   = m_writable[way*m_nsets+set];
496        flags->x   = m_executable[way*m_nsets+set];
497        flags->u   = m_unprotected[way*m_nsets+set];
498        flags->g   = m_global[way*m_nsets+set];
499        flags->d   = m_dirty[way*m_nsets+set];
500        flags->b   = m_big[way*m_nsets+set];
501        flags->z   = m_recent[way*m_nsets+set];
502        flags->ncc = m_non_coherent[way*m_nsets+set]; // flag coherent/not coherent for ODCCP
503
504        *ppn     = m_ppn[way*m_nsets+set];
505        *vpn     = m_vpn[way*m_nsets+set];
506        *nline   = m_nline[way*m_nsets+set];
507    } // end get_entry()
508
509    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
510    //  This method implement the pseudo LRU policy to select a tlb slot:
511    //  It returns the least recently used way in the associative set
512    //  corresponding to the requested virtual address, and page type.
513    //  It returns the selected slot way and set.
514    /////////////////////////////////////////////////////////////////////
515    void select(uint32_t        vaddr,
516                bool            pte1,
517                size_t*         selway,
518                size_t*         selset)
519    {
520        size_t set;
521
522        if ( pte1 )     set = (vaddr >> PAGE_M_NBITS) & m_sets_mask; 
523        else            set = (vaddr >> PAGE_K_NBITS) & m_sets_mask; 
524
525        // search an invalid way
526        for(size_t way = 0; way < m_nways; way++) 
527        {
528            if( not get_valid(way,set) ) 
529            {
530                *selway = way;
531                *selset = set;
532                return;
533            }
534        } 
535
536        // search an old but non global way
537        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
538        {
539            if( not get_global(way,set) and not get_recent(way,set) ) 
540            {
541                *selway = way;
542                *selset = set;
543                return;
544            } 
545        }
546       
547        // finally take the first old way
548        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
549        {
550            if( not get_recent(way,set) ) 
551            {
552                *selway = way;
553                *selset = set;
554                return;
555            } 
556        }
557
558        assert(false && "all TLB ways can't be new at the same time");
559    } // end select()
560
561    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
562    //  This method writes a new entry in the TLB,
563    //  in the slot defined by the way & set arguments.
564    //  The big argument defines the page type (true for 2M page).
565    //  PTE1 is 32 bits / PTE2 is 64 bits
566    //  For both types of page, the pte_flags argument contains the flags.
567    //  For 4K pages, the PPN value is contained in the pte_ppn argument.
568    //  For 2M pages, the PPN value is contained in the pte_flags argument.
569    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
570    void write(bool         big,
571               uint32_t         pte_flags, 
572               uint32_t         pte_ppn,
573               uint32_t         vaddr,
574               size_t           way, 
575               size_t           set, 
576               paddr_t          nline) 
577    {
578        if ( big )  // 2M page
579        {
580            assert ( (set == ((vaddr >> PAGE_M_NBITS) & m_sets_mask)) and 
581                      "error in tlb write for a 2M page"); 
582            m_vpn[way*m_nsets+set]     = vaddr >> (PAGE_M_NBITS + m_sets_shift);
583            m_ppn[way*m_nsets+set]     = pte_flags & ((1<<(m_paddr_nbits - PAGE_M_NBITS))-1);
584            m_big[way*m_nsets+set]     = true;
585        }
586        else        // 4K page
587        {
588            assert ( (set == ((vaddr >> PAGE_K_NBITS) & m_sets_mask)) and
589                      "error in tlb write for a 4K page"); 
590            m_vpn[way*m_nsets+set]     = vaddr >> (PAGE_K_NBITS + m_sets_shift);
591            m_ppn[way*m_nsets+set]     = pte_ppn & ((1<<(m_paddr_nbits - PAGE_K_NBITS))-1);
592            m_big[way*m_nsets+set]     = false;
593        }
594        m_nline[way*m_nsets+set]           = nline;
595        m_valid[way*m_nsets+set]           = true;
596        //m_recent[way*m_nsets+set]          = true;
597        m_local[way*m_nsets+set]           = (((pte_flags & PTE_L_MASK) >> PTE_L_SHIFT) == 1) ? true : false;
598        m_remote[way*m_nsets+set]          = (((pte_flags & PTE_R_MASK) >> PTE_R_SHIFT) == 1) ? true : false;
599        m_cacheable[way*m_nsets+set]       = (((pte_flags & PTE_C_MASK) >> PTE_C_SHIFT) == 1) ? true : false;
600        m_writable[way*m_nsets+set]        = (((pte_flags & PTE_W_MASK) >> PTE_W_SHIFT) == 1) ? true : false;
601        m_executable[way*m_nsets+set]      = (((pte_flags & PTE_X_MASK) >> PTE_X_SHIFT) == 1) ? true : false;
602        m_unprotected[way*m_nsets+set]     = (((pte_flags & PTE_U_MASK) >> PTE_U_SHIFT) == 1) ? true : false;
603        m_global[way*m_nsets+set]          = (((pte_flags & PTE_G_MASK) >> PTE_G_SHIFT) == 1) ? true : false;
604        m_dirty[way*m_nsets+set]           = (((pte_flags & PTE_D_MASK) >> PTE_D_SHIFT) == 1) ? true : false;
605        m_non_coherent[way*m_nsets+set]    = (((pte_flags & PTE_NCC_MASK) >> PTE_NCC_SHIFT) == 1) ? true : false; // for ODCCP
606        set_recent(way, set);
607    }  // end write()
608
609    //////////////////////////////////////////////////////////////
610    //  This method invalidates a TLB entry
611    //  identified by the virtual address.
612    //////////////////////////////////////////////////////////////
613    bool inval(uint32_t vaddr) 
614    {
615        size_t m_set = (vaddr >> PAGE_M_NBITS) & m_sets_mask; 
616        size_t k_set = (vaddr >> PAGE_K_NBITS) & m_sets_mask; 
617
618        for( size_t way = 0; way < m_nways; way++ ) 
619        {
620            // TLB hit test for 2M page size
621            if( get_valid(way,m_set) and get_big(way,m_set) and
622               ( get_vpn(way,m_set) == (vaddr >> (PAGE_M_NBITS + m_sets_shift))) ) 
623            {
624                m_valid[way*m_nsets+m_set] = false;
625                return true;
626            }
627
628            // TLB hit test for 4K page size
629            if( get_valid(way,k_set) and not get_big(way,k_set) and
630               ( get_vpn(way,k_set) == (vaddr >> (PAGE_K_NBITS + m_sets_shift))) ) 
631            { 
632                m_valid[way*m_nsets+k_set] = false;
633                return true;   
634            } 
635        } 
636        return false;
637    } // end inval()
638
639    //////////////////////////////////////////////////////////////
640    //  This method conditionnally invalidates a TLB entry
641    //  identified by the way and set arguments, if it matches
642    //  the nline argument.
643    //  The bypass is also inalidated if it matches the nline.
644    //////////////////////////////////////////////////////////////
645    bool inval(paddr_t  nline,
646               size_t   way,
647               size_t   set)
648    {
649        if ( m_bypass_nline == nline ) m_bypass_valid = false;
650       
651        if ( m_nline[way*m_nsets+set] == nline )
652        {
653            m_valid[way*m_nsets+set] = false;
654            return true;
655        }
656        return false;
657    } // end inval()
658
659    ///////////////////////////////////////////////////
660    // set local bit
661    //////////////////////////////////////////////////
662    void set_local( size_t way, 
663                    size_t set )
664    {
665        m_local[way*m_nsets+set] = true;
666    }
667
668    ///////////////////////////////////////////////////
669    // set remote bit
670    //////////////////////////////////////////////////
671    void set_remote( size_t way, 
672                     size_t set )
673    {
674        m_remote[way*m_nsets+set] = true;
675    }
676
677    ///////////////////////////////////////////////////
678    // set dirty bit
679    //////////////////////////////////////////////////
680    void set_dirty( size_t way, 
681                    size_t set )
682    {
683        m_dirty[way*m_nsets+set] = true;
684    }
685
686    ///////////////////////////////////////////////////
687    // recent bit management for LRU policy
688    // if all recent bits but the (way,set) are true,
689    // all recent bits must be reset
690    // else only the target bit is set
691    //////////////////////////////////////////////////
692    void set_recent( size_t way, 
693                     size_t set )
694    {
695        bool reset = true;
696
697            for ( size_t i = 0 ; i < m_nways ; i++ ) 
698        {
699            if ( (i != way) and not get_recent(i, set)) reset = false;
700        }
701        if ( reset )    // all recent bits must be reset
702        {
703           for (size_t i = 0 ; i < m_nways ; i++)
704           {
705               m_recent[i*m_nsets+set] = false;   
706           }
707        }
708        else            // only recent(way,set) is set
709        {
710            m_recent[way*m_nsets+set] = true; 
711        }
712    }
713
714    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
715    // This get_bypass() function implementis the first level page table
716    // bypass in case of PTE2 miss.
717    // It returns the registered ptba if it is valid, and if the ID1 field
718    // of the virtual address matches the regisrered ID1 value.
719    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
720    bool get_bypass(uint32_t    vaddr,
721                    uint32_t*   ptba)
722    {
723        if ( m_bypass_valid and ((vaddr >> PAGE_M_NBITS) == m_bypass_id1) )
724        {
725            *ptba = m_bypass_ptba;
726            return true;
727        }
728        return false;
729    }
730    //////////////////////////////////////////////////////////////////////
731    //  The set_bypass() method registers the last valid PTD1
732    //  (ID1 -> PTBA) translation in the  m_bypass_valid, m_bypass_id1,
733    //  m_bypass_ptba & m_bypass_nline registers.
734    //////////////////////////////////////////////////////////////////////
735    void set_bypass(uint32_t    vaddr,
736                    uint32_t    ptba,
737                    paddr_t     nline)
738    {
739        m_bypass_valid = true;
740        m_bypass_ptba  = ptba;
741        m_bypass_id1   = vaddr >> PAGE_M_NBITS;
742        m_bypass_nline = nline;
743    }             
744    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
745    //  The reset_bypass() method conditionnally resets the bypass
746    //  when the nline argument matches the registered nline.
747    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
748    void reset_bypass()
749    {
750        m_bypass_valid = false;
751    }
752    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
753    //  The printTrace() method displays the TLB content
754    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
755    void printTrace()
756    {
757        std::cout << "     set way    V  L  R  C  W  X  U  G  D  B  Z  NCC"
758                  << "   TAG        PPN          NLINE" << std::endl;
759
760        for ( size_t set=0 ; set < m_nsets ; set++ )
761        {
762            for ( size_t way=0 ; way < m_nways ; way++ )
763            {
764                if ( m_valid[m_nsets*way+set] )
765                std::cout << std::dec << std::noshowbase
766                          << "     [" << set << "] [" 
767                          << way << "]   ["
768                          << m_valid[m_nsets*way+set] << "]["
769                          << m_local[m_nsets*way+set] << "]["
770                          << m_remote[m_nsets*way+set] << "]["
771                          << m_cacheable[m_nsets*way+set] << "]["
772                          << m_writable[m_nsets*way+set] << "]["
773                          << m_executable[m_nsets*way+set] << "]["
774                          << m_unprotected[m_nsets*way+set] << "]["
775                          << m_global[m_nsets*way+set] << "]["
776                          << m_dirty[m_nsets*way+set] << "]["
777                          << m_big[m_nsets*way+set] << "]["
778                          << m_recent[m_nsets*way+set] << "]["
779                          << m_non_coherent[m_nsets*way+set] << "]["
780                          << std::hex << std::showbase
781                          << std::setw(7)  << m_vpn[m_nsets*way+set] << "]["
782                          << std::setw(9)  << m_ppn[m_nsets*way+set] << "]["
783                          << std::setw(11) << m_nline[m_nsets*way+set] << "]" 
784                          << std::endl;
785            }
786        }
787    }
788             
789}; // end GenericTlb
790
791}}
792
793#endif /* SOCLIB_CABA_GENERIC_TLB_H */
794
795// Local Variables:
796// tab-width: 4
797// c-basic-offset: 4
798// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
799// indent-tabs-mode: nil
800// End:
801
802// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=4:softtabstop=4
803
804
805
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.