]> git.ipfire.org Git - thirdparty/binutils-gdb.git/blobdiff - sim/README-HACKING
sim: create header namespace
[thirdparty/binutils-gdb.git] / sim / README-HACKING
index fd6aae19f91f284a35208760c4cbaef1a9ded173..d4867c9e79e48797d543a132812b480d92b7d2f0 100644 (file)
@@ -7,7 +7,8 @@ Contents
 - Common Makefile Support
 - TAGS support
 - Generating "configure" files
-- tconfig.in
+- C Language Assumptions
+- "dump" commands under gdb
 \f
 The "common" directory
 ======================
@@ -29,17 +30,16 @@ Common Makefile Support
 
 A common configuration framework is available for simulators that want
 to use it.  The common framework exists to remove a lot of duplication
-in configure.in and Makefile.in, and it also provides a foundation for
+in configure.ac and Makefile.in, and it also provides a foundation for
 enhancing the simulators uniformly (e.g. the more they share in common
 the easier a feature added to one is added to all).
 
-The configure.in of a simulator using the common framework should look like:
+The configure.ac of a simulator using the common framework should look like:
 
 --- snip ---
 dnl Process this file with autoconf to produce a configure script.
-sinclude(../common/aclocal.m4)
-AC_PREREQ(2.5)dnl
 AC_INIT(Makefile.in)
+AC_CONFIG_MACRO_DIRS([../common ../.. ../../config])
 
 SIM_AC_COMMON
 
@@ -83,12 +83,6 @@ SIM_EXTRA_DEPS =
 SIM_EXTRA_CFLAGS =
 # List of extra libraries to link with.
 SIM_EXTRA_LIBS =
-# List of extra program dependencies.
-SIM_EXTRA_LIBDEPS =
-# List of main object files for `run'.
-SIM_RUN_OBJS = run.o
-# Dependency of `all' to build any extra files.
-SIM_EXTRA_ALL =
 # Dependency of `install' to install any extra files.
 SIM_EXTRA_INSTALL =
 # Dependency of `clean' to clean any extra files.
@@ -127,62 +121,337 @@ are greppable and appear in the TAGS file.
 Generating "configure" files
 ============================
 
-For target's using the common framework, "configure" can be generated
-by running autoconf.  This works because configure.in contains
-"sinclude(../common/aclocal.m4)".
+For targets using the common framework, "configure" can be generated
+by running `autoconf'.
 
 To regenerate the configure files for all targets using the common framework:
 
        $  cd devo/sim
-       $  make -f Makefile.in autoconf-common
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoconf-common
 
 To add a change-log entry to the ChangeLog file for each updated
 directory (WARNING - check the modified new-ChangeLog files before
 renaming):
 
-       $  make -f Makefile.in autoconf-changelog
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoconf-changelog
        $  more */new-ChangeLog
-       $  make -f Makefile.in autoconf-install
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoconf-install
 
 In a similar vein, both the configure and config.in files can be
 updated using the sequence:
 
        $  cd devo/sim
-       $  make -f Makefile.in autoheader-common
-       $  make -f Makefile.in autoheader-changelog
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoheader-common
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoheader-changelog
        $  more */new-ChangeLog
-       $  make -f Makefile.in autoheader-install
-\f
-tconfig.in
-==========
-
-File tconfig.in defines one or more target configuration macros
-(e.g. a tm.h file).  There are very few that need defining.
-For a list of all of them, see common/tconfig.in.
-It contains them all, commented out.
-The intent is that a new port can just copy this file and
-define the ones it needs.
+       $  make -f Makefile.in SHELL=/bin/sh autoheader-install
+
+To add the entries to an alternative ChangeLog file, use:
+
+       $  make ChangeLog=MyChangeLog ....
+
 \f
 C Language Assumptions
 ======================
 
-The programmer may assume that the simulator is being built using an
-ANSI C compiler that supports a 64 bit data type.  Consequently:
+An ISO C11 compiler is required, as is an ISO C standard library.
+\f
+"dump" commands under gdb
+=========================
+
+gdbinit.in contains the following
+
+define dump
+set sim_debug_dump ()
+end
+
+Simulators that define the sim_debug_dump function can then have their
+internal state pretty printed from gdb.
+
+FIXME: This can obviously be made more elaborate.  As needed it will be.
+\f
+Rebuilding nltvals.def
+======================
+
+Checkout a copy of the SIM and LIBGLOSS modules (Unless you've already
+got one to hand):
+
+       $  mkdir /tmp/$$
+       $  cd /tmp/$$
+       $  cvs checkout sim-no-testsuite libgloss-no-testsuite newlib-no-testsuite
+
+Configure things for an arbitrary simulator target (d10v is used here for
+convenience):
+
+       $  mkdir /tmp/$$/build
+       $  cd /tmp/$$/build
+       $  /tmp/$$/devo/configure --target=d10v-elf
+
+In the sim/ directory rebuild the headers:
+
+       $  cd sim/
+       $  make nltvals
+
+If the target uses the common syscall table (libgloss/syscall.h), then you're
+all set!  If the target has a custom syscall table, you need to declare it:
 
-       o       prototypes can be used (although using
-               PARAMS() and K&R declarations wouldn't
-               go astray).
+       devo/sim/common/gennltvals.py
 
-       o       If sim-types.h is included, the two
-               types signed64 and unsigned64 are
-               available.
+               Add your new processor target (you'll need to grub
+               around to find where your syscall.h lives).
 
-       o       The type `unsigned' is valid.
+       devo/sim/<processor>/Makefile.in
 
-However, the user should not assume:
+               Add the definition:
 
-       o       `<number>LL' is acceptable.  Microsoft-C
-               doesn't reconize it.
+                       ``NL_TARGET = -DNL_TARGET_d10v''
 
-       o       `long long' or `_int64' provides a 64 bit
-               integer data type.
+               just before the line COMMON_POST_CONFIG_FRAG.
+
+       devo/sim/<processor>/*.[ch]
+
+               Include targ-vals.h instead of syscall.h.
+\f
+Tracing
+=======
+
+For ports based on CGEN, tracing instrumentation should largely be for free,
+so we will cover the basic non-CGEN setup here.  The assumption is that your
+target is using the common autoconf macros and so the build system already
+includes the sim-trace configure flag.
+
+The full tracing API is covered in sim-trace.h, so this section is an overview.
+
+Before calling any trace function, you should make a call to the trace_prefix()
+function.  This is usually done in the main sim_engine_run() loop before
+simulating the next instruction.  You should make this call before every
+simulated insn.  You can probably copy & paste this:
+  if (TRACE_ANY_P (cpu))
+    trace_prefix (sd, cpu, NULL_CIA, oldpc, TRACE_LINENUM_P (cpu), NULL, 0, "");
+
+You will then need to instrument your simulator code with calls to the
+trace_generic() function with the appropriate trace index.  Typically, this
+will take a form similar to the above snippet.  So to trace instructions, you
+would use something like:
+  if (TRACE_INSN_P (cpu))
+    trace_generic (sd, cpu, TRACE_INSN_IDX, "NOP;");
+
+The exact output format is up to you.  See the trace index enum in sim-trace.h
+to see the different tracing info available.
+
+To utilize the tracing features at runtime, simply use the --trace-xxx flags.
+  run --trace-insn ./some-program
+\f
+Profiling
+=========
+
+Similar to the tracing section, this is merely an overview for non-CGEN based
+ports.  The full API may be found in sim-profile.h.  Its API is also similar
+to the tracing API.
+
+Note that unlike the tracing command line options, in addition to the profile
+flags, you have to use the --verbose option to view the summary report after
+execution.  Tracing output is displayed on the fly, but the profile output is
+only summarized.
+
+To profile core accesses (such as data reads/writes and insn fetches), add
+calls to PROFILE_COUNT_CORE() to your read/write functions.  So in your data
+fetch function, you'd use something like:
+  PROFILE_COUNT_CORE (cpu, target_addr, size_in_bytes, map_read);
+Then in your data write function:
+  PROFILE_COUNT_CORE (cpu, target_addr, size_in_bytes, map_write);
+And in your insn fetcher:
+  PROFILE_COUNT_CORE (cpu, target_addr, size_in_bytes, map_exec);
+
+To use the PC profiling code, you simply have to tell the system where to find
+your simulator's PC.  So in your model initialization function:
+  CPU_PC_FETCH (cpu) = function_that_fetches_the_pc;
+
+To profile branches, in every location where a branch insn is executed, call
+one of the related helpers:
+  PROFILE_BRANCH_TAKEN (cpu);
+  PROFILE_BRANCH_UNTAKEN (cpu);
+If you have stall information, you can utilize the other helpers too.
+\f
+Environment Simulation
+======================
+
+The simplest simulator doesn't include environment support -- it merely
+simulates the Instruction Set Architecture (ISA).  Once you're ready to move
+on to the next level, it's time to start handling the --env option.  It's
+enabled by default for all ports already.
+
+This will support for the user, virtual, and operating environments.  See the
+sim-config.h header for a more detailed description of them.  The former are
+pretty straight forward as things like exceptions (making system calls) are
+handled in the simulator.  Which is to say, an exception does not trigger an
+exception handler in the simulator target -- that is what the operating env
+is about.  See the following userspace section for more information.
+\f
+Userspace System Calls
+======================
+
+By default, the libgloss userspace is simulated.  That means the system call
+numbers and calling convention matches that of libgloss.  Simulating other
+userspaces (such as Linux) is pretty straightforward, but let's first focus
+on the basics.  The basic API is covered in include/sim/callback.h.
+
+When an instruction is simulated that invokes the system call method (such as
+forcing a hardware trap or exception), your simulator code should set up the
+CB_SYSCALL data structure before calling the common cb_syscall() function.
+For example:
+static int
+syscall_read_mem (host_callback *cb, struct cb_syscall *sc,
+                 unsigned long taddr, char *buf, int bytes)
+{
+  SIM_DESC sd = (SIM_DESC) sc->p1;
+  SIM_CPU *cpu = (SIM_CPU *) sc->p2;
+  return sim_core_read_buffer (sd, cpu, read_map, buf, taddr, bytes);
+}
+static int
+syscall_write_mem (host_callback *cb, struct cb_syscall *sc,
+                 unsigned long taddr, const char *buf, int bytes)
+{
+  SIM_DESC sd = (SIM_DESC) sc->p1;
+  SIM_CPU *cpu = (SIM_CPU *) sc->p2;
+  return sim_core_write_buffer (sd, cpu, write_map, buf, taddr, bytes);
+}
+void target_sim_syscall (SIM_CPU *cpu)
+{
+  SIM_DESC sd = CPU_STATE (cpu);
+  host_callback *cb = STATE_CALLBACK (sd);
+  CB_SYSCALL sc;
+
+  CB_SYSCALL_INIT (&sc);
+
+  sc.func = <fetch system call number>;
+  sc.arg1 = <fetch first system call argument>;
+  sc.arg2 = <fetch second system call argument>;
+  sc.arg3 = <fetch third system call argument>;
+  sc.arg4 = <fetch fourth system call argument>;
+  sc.p1 = (PTR) sd;
+  sc.p2 = (PTR) cpu;
+  sc.read_mem = syscall_read_mem;
+  sc.write_mem = syscall_write_mem;
+
+  cb_syscall (cb, &sc);
+
+  <store system call result from sc.result>;
+  <store system call error from sc.errcode>;
+}
+Some targets store the result and error code in different places, while others
+only store the error code when the result is an error.
+
+Keep in mind that the CB_SYS_xxx defines are normalized values with no real
+meaning with respect to the target.  They provide a unique map on the host so
+that it can parse things sanely.  For libgloss, the common/nltvals.def file
+creates the target's system call numbers to the CB_SYS_xxx values.
+
+To simulate other userspace targets, you really only need to update the maps
+pointers that are part of the callback interface.  So create CB_TARGET_DEFS_MAP
+arrays for each set (system calls, errnos, open bits, etc...) and in a place
+you find useful, do something like:
+
+...
+static CB_TARGET_DEFS_MAP cb_linux_syscall_map[] = {
+# define TARGET_LINUX_SYS_open 5
+  { CB_SYS_open, TARGET_LINUX_SYS_open },
+  ...
+  { -1, -1 },
+};
+...
+  host_callback *cb = STATE_CALLBACK (sd);
+  cb->syscall_map = cb_linux_syscall_map;
+  cb->errno_map = cb_linux_errno_map;
+  cb->open_map = cb_linux_open_map;
+  cb->signal_map = cb_linux_signal_map;
+  cb->stat_map = cb_linux_stat_map;
+...
+
+Each of these cb_linux_*_map's are manually declared by the arch target.
+
+The target_sim_syscall() example above will then work unchanged (ignoring the
+system call convention) because all of the callback functions go through these
+mapping arrays.
+\f
+Events
+======
+
+Events are scheduled and executed on behalf of either a cpu or hardware devices.
+The API is pretty much the same and can be found in common/sim-events.h and
+common/hw-events.h.
+
+For simulator targets, you really just have to worry about the schedule and
+deschedule functions.
+\f
+Device Trees
+============
+
+The device tree model is based on the OpenBoot specification.  Since this is
+largely inherited from the psim code, consult the existing psim documentation
+for some in-depth details.
+       http://sourceware.org/psim/manual/
+\f
+Hardware Devices
+================
+
+The simplest simulator doesn't include hardware device support.  Once you're
+ready to move on to the next level, call the common macro in your configure.ac:
+SIM_AC_OPTION_HARDWARE(devone devtwo devthree)
+
+The basic hardware API is documented in common/hw-device.h.
+
+Each device has to have a matching file name with a "dv-" prefix.  So there has
+to be a dv-devone.c, dv-devtwo.c, and dv-devthree.c files.  Further, each file
+has to have a matching hw_descriptor structure.  So the dv-devone.c file has to
+have something like:
+  const struct hw_descriptor dv_devone_descriptor[] = {
+    {"devone", devone_finish,},
+    {NULL, NULL},
+  };
+
+The "devone" string as well as the "devone_finish" function are not hard
+requirements, just common conventions.  The structure name is a hard
+requirement.
+
+The devone_finish() callback function is used to instantiate this device by
+parsing the corresponding properties in the device tree.
+
+Hardware devices typically attach address ranges to themselves.  Then when
+accesses to those addresses are made, the hardware will have its callback
+invoked.  The exact callback could be a normal I/O read/write access, as
+well as a DMA access.  This makes it easy to simulate memory mapped registers.
+
+Keep in mind that like a proper device driver, it may be instantiated many
+times over.  So any device state it needs to be maintained should be allocated
+during the finish callback and attached to the hardware device via set_hw_data.
+Any hardware functions can access this private data via the hw_data function.
+\f
+Ports (Interrupts / IRQs)
+=========================
+
+First, a note on terminology.  A "port" is an aspect of a hardware device that
+accepts or generates interrupts.  So devices with input ports may be the target
+of an interrupt (accept it), and/or they have output ports so that they may be
+the source of an interrupt (generate it).
+
+Each port has a symbolic name and a unique number.  These are used to identify
+the port in different contexts.  The output port name has no hard relationship
+to the input port name (same for the unique number).  The callback that accepts
+the interrupt uses the name/id of its input port, while the generator function
+uses the name/id of its output port.
+
+The device tree is used to connect the output port of a device to the input
+port of another device.  There are no limits on the number of inputs connected
+to an output, or outputs to an input, or the devices attached to the ports.
+In other words, the input port and output port could be the same device.
+
+The basics are:
+ - each hardware device declares an array of ports (hw_port_descriptor).
+   any mix of input and output ports is allowed.
+ - when setting up the device, attach the array (set_hw_ports).
+ - if the device accepts interrupts, it will have to attach a port callback
+   function (set_hw_port_event)
+ - connect ports with the device tree
+ - handle incoming interrupts with the callback
+ - generate outgoing interrupts with hw_port_event