* jit.c (jit_event_handler): Use paddress to print target addresses.
[deliverable/binutils-gdb.git] / gdb / dcache.c
index 1b477b042174da40f99d4b6bdb6ee2c1c9d53356..17c948a4d200c96f7ae94cc6d8e4a1408160026b 100644 (file)
-/* Caching code.  Typically used by remote back ends for
-   caching remote memory.
+/* Caching code for GDB, the GNU debugger.
 
-   Copyright 1992, 1993 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 1992, 1993, 1995, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001, 2003, 2007,
+   2008, 2009 Free Software Foundation, Inc.
 
-This file is part of GDB.
+   This file is part of GDB.
 
-This program is free software; you can redistribute it and/or modify
-it under the terms of the GNU General Public License as published by
-the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
-(at your option) any later version.
+   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+   the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
+   (at your option) any later version.
 
-This program is distributed in the hope that it will be useful,
-but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
-GNU General Public License for more details.
+   This program is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+   GNU General Public License for more details.
 
-You should have received a copy of the GNU General Public License
-along with this program; if not, write to the Free Software
-Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.  */
+   You should have received a copy of the GNU General Public License
+   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #include "defs.h"
 #include "dcache.h"
 #include "gdbcmd.h"
+#include "gdb_string.h"
+#include "gdbcore.h"
+#include "target.h"
+#include "splay-tree.h"
+
+/* The data cache could lead to incorrect results because it doesn't
+   know about volatile variables, thus making it impossible to debug
+   functions which use memory mapped I/O devices.  Set the nocache
+   memory region attribute in those cases.
+
+   In general the dcache speeds up performance.  Some speed improvement
+   comes from the actual caching mechanism, but the major gain is in
+   the reduction of the remote protocol overhead; instead of reading
+   or writing a large area of memory in 4 byte requests, the cache
+   bundles up the requests into LINE_SIZE chunks, reducing overhead
+   significantly.  This is most useful when accessing a large amount
+   of data, such as when performing a backtrace.
+
+   The cache is a splay tree along with a linked list for replacement.
+   Each block caches a LINE_SIZE area of memory.  Wtihin each line we remember
+   the address of the line (which must be a multiple of LINE_SIZE) and the
+   actual data block.
+
+   Lines are only allocated as needed, so DCACHE_SIZE really specifies the
+   *maximum* number of lines in the cache.
+
+   At present, the cache is write-through rather than writeback: as soon
+   as data is written to the cache, it is also immediately written to
+   the target.  Therefore, cache lines are never "dirty".  Whether a given
+   line is valid or not depends on where it is stored in the dcache_struct;
+   there is no per-block valid flag.  */
+
+/* NOTE: Interaction of dcache and memory region attributes
+
+   As there is no requirement that memory region attributes be aligned
+   to or be a multiple of the dcache page size, dcache_read_line() and
+   dcache_write_line() must break up the page by memory region.  If a
+   chunk does not have the cache attribute set, an invalid memory type
+   is set, etc., then the chunk is skipped.  Those chunks are handled
+   in target_xfer_memory() (or target_xfer_memory_partial()).
+
+   This doesn't occur very often.  The most common occurance is when
+   the last bit of the .text segment and the first bit of the .data
+   segment fall within the same dcache page with a ro/cacheable memory
+   region defined for the .text segment and a rw/non-cacheable memory
+   region defined for the .data segment.  */
+
+/* The maximum number of lines stored.  The total size of the cache is
+   equal to DCACHE_SIZE times LINE_SIZE.  */
+#define DCACHE_SIZE 4096
+
+/* The size of a cache line.  Smaller values reduce the time taken to
+   read a single byte and make the cache more granular, but increase
+   overhead and reduce the effectiveness of the cache as a prefetcher.  */
+#define LINE_SIZE_POWER 6
+#define LINE_SIZE (1 << LINE_SIZE_POWER)
+
+/* Each cache block holds LINE_SIZE bytes of data
+   starting at a multiple-of-LINE_SIZE address.  */
 
-extern int insque();
-extern int remque();
+#define LINE_SIZE_MASK  ((LINE_SIZE - 1))
+#define XFORM(x)       ((x) & LINE_SIZE_MASK)
+#define MASK(x)         ((x) & ~LINE_SIZE_MASK)
 
-int remote_dcache = 0;
+struct dcache_block
+{
+  struct dcache_block *newer;  /* for LRU and free list */
+  CORE_ADDR addr;              /* address of data */
+  gdb_byte data[LINE_SIZE];    /* bytes at given address */
+  int refs;                    /* # hits */
+};
 
-/* The data cache records all the data read from the remote machine
-   since the last time it stopped.
+struct dcache_struct
+{
+  splay_tree tree;
+  struct dcache_block *oldest;
+  struct dcache_block *newest;
 
-   Each cache block holds LINE_SIZE bytes of data
-   starting at a multiple-of-LINE_SIZE address.  */
+  struct dcache_block *freelist;
+
+  /* The number of in-use lines in the cache.  */
+  int size;
+};
+
+static struct dcache_block *dcache_hit (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr);
+
+static int dcache_write_line (DCACHE *dcache, struct dcache_block *db);
+
+static int dcache_read_line (DCACHE *dcache, struct dcache_block *db);
+
+static struct dcache_block *dcache_alloc (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr);
+
+static void dcache_info (char *exp, int tty);
+
+void _initialize_dcache (void);
+
+static int dcache_enabled_p = 0;
+
+static void
+show_dcache_enabled_p (struct ui_file *file, int from_tty,
+                      struct cmd_list_element *c, const char *value)
+{
+  fprintf_filtered (file, _("Cache use for remote targets is %s.\n"), value);
+}
 
-#define LINE_SIZE_MASK ((LINE_SIZE - 1))       /* eg 7*2+1= 111*/
-#define XFORM(x)  (((x) & LINE_SIZE_MASK) >> 2)
+
+static DCACHE *last_cache; /* Used by info dcache */
 
 /* Free all the data cache blocks, thus discarding all cached data.  */
+
 void
-dcache_flush (dcache)
-     DCACHE *dcache;
+dcache_invalidate (DCACHE *dcache)
 {
-  register struct dcache_block *db;
+  struct dcache_block *block, *next;
 
-  if (remote_dcache > 0)
-    while ((db = dcache->dcache_valid.next) != &dcache->dcache_valid)
-      {
-       remque (db);
-       insque (db, &dcache->dcache_free);
-      }
-
-  return;
-}
+  block = dcache->oldest;
 
-/*
- * If addr is present in the dcache, return the address of the block
- * containing it.
- */
-static
-struct dcache_block *
-dcache_hit (dcache, addr)
-     DCACHE *dcache;
-     unsigned int addr;
-{
-  register struct dcache_block *db;
-
-  if (addr & 3
-      || remote_dcache == 0)
-    abort ();
-
-  /* Search all cache blocks for one that is at this address.  */
-  db = dcache->dcache_valid.next;
-  while (db != &dcache->dcache_valid)
+  while (block)
     {
-      if ((addr & ~LINE_SIZE_MASK) == db->addr)
-       return db;
-      db = db->next;
+      splay_tree_remove (dcache->tree, (splay_tree_key) block->addr);
+      next = block->newer;
+
+      block->newer = dcache->freelist;
+      dcache->freelist = block;
+
+      block = next;
     }
 
-  return NULL;
+  dcache->oldest = NULL;
+  dcache->newest = NULL;
+  dcache->size = 0;
 }
 
-/*  Return the int data at address ADDR in dcache block DC.  */
-static
-int
-dcache_value (db, addr)
-     struct dcache_block *db;
-     unsigned int addr;
-{
-  if (addr & 3
-      || remote_dcache == 0)
-    abort ();
-  return (db->data[XFORM (addr)]);
+/* If addr is present in the dcache, return the address of the block
+   containing it.  */
+
+static struct dcache_block *
+dcache_hit (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr)
+{
+  struct dcache_block *db;
+
+  splay_tree_node node = splay_tree_lookup (dcache->tree,
+                                           (splay_tree_key) MASK (addr));
+
+  if (!node)
+    return NULL;
+
+  db = (struct dcache_block *) node->value;
+  db->refs++;
+  return db;
 }
 
-/* Get a free cache block, put or keep it on the valid list,
-   and return its address.  The caller should store into the block
-   the address and data that it describes, then remque it from the
-   free list and insert it into the valid list.  This procedure
-   prevents errors from creeping in if a memory retrieval is
-   interrupted (which used to put garbage blocks in the valid
-   list...).  */
-static
-struct dcache_block *
-dcache_alloc (dcache)
-     DCACHE *dcache;
-{
-  register struct dcache_block *db;
-
-  if (remote_dcache == 0)
-    abort();
-
-  if ((db = dcache->dcache_free.next) == &dcache->dcache_free)
+/* Fill a cache line from target memory.  */
+
+static int
+dcache_read_line (DCACHE *dcache, struct dcache_block *db)
+{
+  CORE_ADDR memaddr;
+  gdb_byte *myaddr;
+  int len;
+  int res;
+  int reg_len;
+  struct mem_region *region;
+
+  len = LINE_SIZE;
+  memaddr = db->addr;
+  myaddr  = db->data;
+
+  while (len > 0)
     {
-      /* If we can't get one from the free list, take last valid and put
-        it on the free list.  */
-      db = dcache->dcache_valid.last;
-      remque (db);
-      insque (db, &dcache->dcache_free);
+      /* Don't overrun if this block is right at the end of the region.  */
+      region = lookup_mem_region (memaddr);
+      if (region->hi == 0 || memaddr + len < region->hi)
+       reg_len = len;
+      else
+       reg_len = region->hi - memaddr;
+
+      /* Skip non-cacheable/non-readable regions.  */
+      if (!region->attrib.cache || region->attrib.mode == MEM_WO)
+       {
+         memaddr += reg_len;
+         myaddr  += reg_len;
+         len     -= reg_len;
+         continue;
+       }
+      
+      res = target_read (&current_target, TARGET_OBJECT_RAW_MEMORY,
+                        NULL, myaddr, memaddr, reg_len);
+      if (res < reg_len)
+       return 0;
+
+      memaddr += res;
+      myaddr += res;
+      len -= res;
     }
 
-  remque (db);
-  insque (db, &dcache->dcache_valid);
-  return (db);
+  return 1;
 }
 
-/* Using the data cache DCACHE return the contents of the word at
-   address ADDR in the remote machine.  */
-int
-dcache_fetch (dcache, addr)
-     DCACHE *dcache;
-     CORE_ADDR addr;
+/* Get a free cache block, put or keep it on the valid list,
+   and return its address.  */
+
+static struct dcache_block *
+dcache_alloc (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr)
 {
-  register struct dcache_block *db;
+  struct dcache_block *db;
+
+  if (dcache->size >= DCACHE_SIZE)
+    {
+      /* Evict the least recently used line.  */
+      db = dcache->oldest;
+      dcache->oldest = db->newer;
 
-  if (remote_dcache == 0)
+      splay_tree_remove (dcache->tree, (splay_tree_key) db->addr);
+    }
+  else
     {
-      int i;
+      db = dcache->freelist;
+      if (db)
+        dcache->freelist = db->newer;
+      else
+       db = xmalloc (sizeof (struct dcache_block));
 
-      (*dcache->read_memory) (addr, (unsigned char *) &i, 4);
-      return(i);
+      dcache->size++;
     }
 
-  db = dcache_hit (dcache, addr);
-  if (db == 0)
+  db->addr = MASK (addr);
+  db->newer = NULL;
+  db->refs = 0;
+
+  if (dcache->newest)
+    dcache->newest->newer = db;
+
+  dcache->newest = db;
+
+  if (!dcache->oldest)
+    dcache->oldest = db;
+
+  splay_tree_insert (dcache->tree, (splay_tree_key) db->addr,
+                    (splay_tree_value) db);
+
+  return db;
+}
+
+/* Using the data cache DCACHE return the contents of the byte at
+   address ADDR in the remote machine.  
+
+   Returns 1 for success, 0 for error.  */
+
+static int
+dcache_peek_byte (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr, gdb_byte *ptr)
+{
+  struct dcache_block *db = dcache_hit (dcache, addr);
+
+  if (!db)
     {
-      db = dcache_alloc (dcache);
-      immediate_quit++;
-      (*dcache->read_memory) (addr & ~LINE_SIZE_MASK, (unsigned char *) db->data, LINE_SIZE);
-      immediate_quit--;
-      db->addr = addr & ~LINE_SIZE_MASK;
-      remque (db);             /* Off the free list */
-      insque (db, &dcache->dcache_valid);      /* On the valid list */
+      db = dcache_alloc (dcache, addr);
+
+      if (!dcache_read_line (dcache, db))
+         return 0;
     }
-  return (dcache_value (db, addr));
+
+  *ptr = db->data[XFORM (addr)];
+  return 1;
+}
+
+/* Write the byte at PTR into ADDR in the data cache.
+
+   The caller is responsible for also promptly writing the data
+   through to target memory.
+
+   If addr is not in cache, this function does nothing; writing to
+   an area of memory which wasn't present in the cache doesn't cause
+   it to be loaded in.
+
+   Always return 1 to simplify dcache_xfer_memory.  */
+
+static int
+dcache_poke_byte (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr, gdb_byte *ptr)
+{
+  struct dcache_block *db = dcache_hit (dcache, addr);
+
+  if (db)
+    db->data[XFORM (addr)] = *ptr;
+
+  return 1;
 }
 
-/* Write the word at ADDR both in the data cache and in the remote machine.  */
+static int
+dcache_splay_tree_compare (splay_tree_key a, splay_tree_key b)
+{
+  if (a > b)
+    return 1;
+  else if (a == b)
+    return 0;
+  else
+    return -1;
+}
+
+/* Initialize the data cache.  */
+
+DCACHE *
+dcache_init (void)
+{
+  DCACHE *dcache;
+  int i;
+
+  dcache = (DCACHE *) xmalloc (sizeof (*dcache));
+
+  dcache->tree = splay_tree_new (dcache_splay_tree_compare,
+                                NULL,
+                                NULL);
+
+  dcache->oldest = NULL;
+  dcache->newest = NULL;
+  dcache->freelist = NULL;
+  dcache->size = 0;
+  last_cache = dcache;
+
+  return dcache;
+}
+
+/* Free a data cache.  */
+
 void
-dcache_poke (dcache, addr, data)
-     DCACHE *dcache;
-     CORE_ADDR addr;
-     int data;
+dcache_free (DCACHE *dcache)
+{
+  struct dcache_block *db, *next;
+
+  if (last_cache == dcache)
+    last_cache = NULL;
+
+  splay_tree_delete (dcache->tree);
+  for (db = dcache->freelist; db != NULL; db = next)
+    {
+      next = db->newer;
+      xfree (db);
+    }
+  xfree (dcache);
+}
+
+/* Read or write LEN bytes from inferior memory at MEMADDR, transferring
+   to or from debugger address MYADDR.  Write to inferior if SHOULD_WRITE is
+   nonzero. 
+
+   Returns length of data written or read; 0 for error.  */
+
+int
+dcache_xfer_memory (struct target_ops *ops, DCACHE *dcache,
+                   CORE_ADDR memaddr, gdb_byte *myaddr,
+                   int len, int should_write)
+{
+  int i;
+  int res;
+  int (*xfunc) (DCACHE *dcache, CORE_ADDR addr, gdb_byte *ptr);
+  xfunc = should_write ? dcache_poke_byte : dcache_peek_byte;
+
+  /* Do write-through first, so that if it fails, we don't write to
+     the cache at all.  */
+
+  if (should_write)
+    {
+      res = target_write (ops, TARGET_OBJECT_RAW_MEMORY,
+                         NULL, myaddr, memaddr, len);
+      if (res < len)
+       return 0;
+    }
+      
+  for (i = 0; i < len; i++)
+    {
+      if (!xfunc (dcache, memaddr + i, myaddr + i))
+       return 0;
+    }
+    
+  return len;
+}
+
+/* FIXME: There would be some benefit to making the cache write-back and
+   moving the writeback operation to a higher layer, as it could occur
+   after a sequence of smaller writes have been completed (as when a stack
+   frame is constructed for an inferior function call).  Note that only
+   moving it up one level to target_xfer_memory[_partial]() is not
+   sufficient since we want to coalesce memory transfers that are
+   "logically" connected but not actually a single call to one of the
+   memory transfer functions.  */
+
+static void
+dcache_print_line (int index)
 {
-  register struct dcache_block *db;
+  splay_tree_node n;
+  struct dcache_block *db;
+  int i, j;
 
-  if (remote_dcache == 0)
+  if (!last_cache)
     {
-      (*dcache->write_memory) (addr, (unsigned char *) &data, 4);
+      printf_filtered (_("No data cache available.\n"));
       return;
     }
 
-  /* First make sure the word is IN the cache.  DB is its cache block.  */
-  db = dcache_hit (dcache, addr);
-  if (db == 0)
+  n = splay_tree_min (last_cache->tree);
+
+  for (i = index; i > 0; --i)
     {
-      db = dcache_alloc (dcache);
-      immediate_quit++;
-      (*dcache->write_memory) (addr & ~LINE_SIZE_MASK, (unsigned char *) db->data, LINE_SIZE);
-      immediate_quit--;
-      db->addr = addr & ~LINE_SIZE_MASK;
-      remque (db); /* Off the free list */
-      insque (db, &dcache->dcache_valid); /* On the valid list */
+      if (!n)
+       break;
+      n = splay_tree_successor (last_cache->tree, n->key);
     }
 
-  /* Modify the word in the cache.  */
-  db->data[XFORM (addr)] = data;
+  if (!n)
+    {
+      printf_filtered (_("No such cache line exists.\n"));
+      return;
+    }
+    
+  db = (struct dcache_block *) n->value;
 
-  /* Send the changed word.  */
-  immediate_quit++;
-  (*dcache->write_memory) (addr, (unsigned char *) &data, 4);
-  immediate_quit--;
+  printf_filtered (_("Line %d: address %s [%d hits]\n"),
+                  index, paddress (target_gdbarch, db->addr), db->refs);
+
+  for (j = 0; j < LINE_SIZE; j++)
+    {
+      printf_filtered ("%02x ", db->data[j]);
+
+      /* Print a newline every 16 bytes (48 characters) */
+      if ((j % 16 == 15) && (j != LINE_SIZE - 1))
+       printf_filtered ("\n");
+    }
+  printf_filtered ("\n");
 }
 
-/* Initialize the data cache.  */
-DCACHE *
-dcache_init (reading, writing)
-     memxferfunc reading;
-     memxferfunc writing;
+static void
+dcache_info (char *exp, int tty)
 {
-  register i;
-  register struct dcache_block *db;
-  DCACHE *dcache;
+  splay_tree_node n;
+  int i, refcount, lineno;
 
-  dcache = xmalloc(sizeof(*dcache));
-  dcache->read_memory = reading;
-  dcache->write_memory = writing;
-  dcache->the_cache = xmalloc(sizeof(*dcache->the_cache) * DCACHE_SIZE);
+  if (exp)
+    {
+      char *linestart;
+      i = strtol (exp, &linestart, 10);
+      if (linestart == exp || i < 0)
+       {
+         printf_filtered (_("Usage: info dcache [linenumber]\n"));
+          return;
+       }
+
+      dcache_print_line (i);
+      return;
+    }
+
+  printf_filtered (_("Dcache line width %d, maximum size %d\n"),
+                  LINE_SIZE, DCACHE_SIZE);
+
+  if (!last_cache)
+    {
+      printf_filtered (_("No data cache available.\n"));
+      return;
+    }
+
+  refcount = 0;
 
-  dcache->dcache_free.next = dcache->dcache_free.last = &dcache->dcache_free;
-  dcache->dcache_valid.next = dcache->dcache_valid.last = &dcache->dcache_valid;
-  for (db = dcache->the_cache, i = 0; i < DCACHE_SIZE; i++, db++)
-    insque (db, &dcache->dcache_free);
+  n = splay_tree_min (last_cache->tree);
+  i = 0;
+
+  while (n)
+    {
+      struct dcache_block *db = (struct dcache_block *) n->value;
+
+      printf_filtered (_("Line %d: address %s [%d hits]\n"),
+                      i, paddress (target_gdbarch, db->addr), db->refs);
+      i++;
+      refcount += db->refs;
+
+      n = splay_tree_successor (last_cache->tree, n->key);
+    }
 
-  return(dcache);
+  printf_filtered (_("Cache state: %d active lines, %d hits\n"), i, refcount);
 }
 
 void
-_initialitize_dcache ()
+_initialize_dcache (void)
 {
-  add_show_from_set
-    (add_set_cmd ("remotecache", class_support, var_boolean,
-                 (char *) &remote_dcache,
-                 "\
-Set cache use for remote targets.\n\
+  add_setshow_boolean_cmd ("remotecache", class_support,
+                          &dcache_enabled_p, _("\
+Set cache use for remote targets."), _("\
+Show cache use for remote targets."), _("\
 When on, use data caching for remote targets.  For many remote targets\n\
 this option can offer better throughput for reading target memory.\n\
 Unfortunately, gdb does not currently know anything about volatile\n\
 registers and thus data caching will produce incorrect results with\n\
-volatile registers are in use.  By default, this option is off.", 
-                 &setlist),
-     &showlist);
+volatile registers are in use.  By default, this option is off."),
+                          NULL,
+                          show_dcache_enabled_p,
+                          &setlist, &showlist);
+
+  add_info ("dcache", dcache_info,
+           _("\
+Print information on the dcache performance.\n\
+With no arguments, this command prints the cache configuration and a\n\
+summary of each line in the cache.  Use \"info dcache <lineno> to dump\"\n\
+the contents of a given line."));
 }
This page took 0.030692 seconds and 4 git commands to generate.