[src/erc32] Use ncurses instead of termcap on Cygwin too
[binutils-gdb.git] / sim / ppc / INSTALL
blob9feac7b9e61f23c4baab93dc5e800238b7e73464
2                 PSIM - model the PowerPC environment
4     Copyright (C) 1994-1996, Andrew Cagney <cagney@highland.com.au>.
6     ----------------------------------------------------------------------
9                         Building PSIM
11         This file describes how to build the program PSIM
13         o       Walk through a basic build
15         o       Discussion of PSIM's components and
16                 how they relate to the build process
18         o       Detailed description of each of PSIM's
19                 compile time configuration options
22     ----------------------------------------------------------------------
25 BUILDING PSIM:
27 PSIM 1.0.2 is included in GDB-4.16.  To build PSIM you will need the
28 following:
30         gdb-4.16.tar.gz         Available from your favorite GNU
31                                 ftp site
33         gcc                     GCC version two includes suport
34                                 for long long (64bit integer)
35                                 arrithemetic which PSIM uses.  Hence
36                                 it is recommended that you build PSIM
37                                 using GCC.
38                                 
39 Method:
41         1.      Unpack gdb
43                 $ cd .../scratch
44                 $ gunzip < gdb-4.16.tar.gz | tar xf -
47         2.      Configure gdb
49                 First consult the gdb documentation
51                 $ cd .../scratch
52                 $ cd gdb-4.16
53                 $ more README
54                 $ more gdb/README
56                 then something like (I assume SH):
58                 $ CC=gcc ./configure \
59                         --enable-sim-powerpc \
60                         --target=powerpc-unknown-eabi \
61                         --prefix=/applications/psim
64         4.      Build (again specifying GCC)
66                 $ make CC=gcc
68                 alternatively, if you are short on disk space or only
69                 want to build the simulator:
71                 $ ( cd libiberty && make CC=gcc )
72                 $ ( cd bfd && make CC=gcc )
73                 $ ( cd sim/ppc && make CC=gcc )
76         5.      Install
78                 $ make CC=gcc install
80                 or just
82                 $ cp gdb/gdb ~/bin/powerpc-unknown-eabisim-gdb
83                 $ cp sim/ppc/run ~/bin/powerpc-unknown-eabisim-run
86     ----------------------------------------------------------------------
89 UPDATING PSIM:
92 A PSIM is an ongoing development.  Occasional snapshots which both contain new
93 features and fix old bugs are made available.  See the ftp directory:
95         ftp://ftp.ci.com.au/pub/psim/beta
96 or      ftp://cambridge.cygnus.com/pub/psim/beta
98 for the latest version.  To build/install one of these snapshots, you
99 replace the sim/ppc found in the gdb archive with with one from the
100 snapshot.  Then just re-configure and rebuild/install.
102         Procedure:
104         0.      A starting point
106                 $ cd gdb-4.16
109         1.      Remove the old psim directory
111                 $ mv sim/ppc sim/old.ppc
114         2.      Unpack the new one
116                 $ gunzip < ../psim-NNNNNN.tar.gz | tar tf -
117                 $ gunzip < ../psim-NNNNNN.tar.gz | tar tf -
120         3.      Reconfigure/rebuild (as seen above):
122                 $ CC=gcc ./configure \
123                         --enable-sim-powerpc \
124                         --target=powerpc-unknown-eabi \
125                         --prefix=/applications/psim
126                 $ make CC=gcc
129     ----------------------------------------------------------------------
132 UPDATES TO GDB:
134 From time to time, problems involving the integration of PSIM into gdb
135 are found.  While eventually each of these problems is resolved there
136 can be periouds during which a local hack may be needed.
138 At the time of writing the following were outstanding:
140         ATTACH command:
142                 ftp://ftp.ci.com.au/pub/psim/gdb-4.15+attach.diff.gz
143         or      ftp://cambridge.cygnus.com/pub/psim/gdb-4.15+attach.diff.gz
144         
145         PSIM, unlike the other simulators found in GDB, is able to load
146         the description of a target machine (including the initial
147         state of all processor registers) from a file.
149         Unfortunatly GDB does not yet have a standard command that
150         facilitates the use of this feature.  Until such a command is
151         added, the patch (hack?) gdb-4.15+attach.diff.gz can be used to
152         extend GDB's attach command so that it can be used to initialize
153         the simulators configuration from a file.
157     ----------------------------------------------------------------------
160 RUNNING PROGRAMS:
163 See the file:
165         ftp://ftp.ci.com.au/pub/psim/RUN
166 or      ftp://cambridge.cygnus.com/pub/psim/RUN
169     ----------------------------------------------------------------------
172 COMPILE TIME CONFIGURATION OPTIONS:
175 PSIM's compile time configuration is controlled by autoconf.  PSIM's
176 configure script recognises options of the form:
178                 --enable-sim-<option>[=<val>]
180 And can be specified on the configure command line (at the top level
181 of the gdb directory tree) vis:
183                 $ cd gdb-4.15
184                 $ CC=gcc ./configure \
185                         --target=powerpc-unknown-eabisim \
186                         --prefix=/applications/psim \
187                         --enable-sim-inline
188                 $ make CC=gcc
190 For a brief list of PSIM's configuration options, configure --help
191 will list them vis:
193         $ cd sim/ppc
194         $ ./configure --help
196 Each PSIM specific option is discussed in detail below.
200 --enable-sim-warnings=<flags>
203 Turn on additional GCC specific checks.
205 Some hosts (NetBSD, Linux, Solaris-2.5) have complete header files
206 that include correct prototypes for all library functions.  On such
207 hosts, PSIM can be built with many more than the standard C checks
208 enabled.  The option --enable-sim-warnings controls this.
210 Ex: Default warnings
212 With just --enable-sim-warnings, the following -W options are enabled:
213 -Werror -Wall -Wpointer-arith -Wmissing-prototypes.
217 --enable-sim-opcode=which
220 Specify the file containing the rules for generating the instruction
221 decode and execute functions from the file ppc-instructions.
223 The form of the instruction decode and execute functions is controlled
224 by an opcode table.  It specifies: the combination of switch
225 statements and jump tables to use when decoding an instruction and how
226 much of each instruction should be decoded before calling the
227 instruction execute function.
229 PSIM includes a number of opcode tables:
231         psim-opcode-simple
232                 Generates a small compact two level switch statement
233                 that will compile quickly and run reasonably fast.
235                 This may be useful on a small machine.
237         psim-opcode-complex
238                 (the default) A fairly aggressive instruction decode
239                 table that includes the breaking out of a number
240                 of special instruction cases (eg RA==0 vs RA!=0).
242         psim-opcode-flat
243                 Identical to complex except a switch statement
244                 is used.  Ideal for when the icache is being
245                 disabled.
247         psim-opcode-stupid
248                 In addition to the instruction decodes performed
249                 by psim-opcode-complex, this also full decodes mtspr,
250                 mfspr, and branch instructions.  The table generated
251                 is very large and, as a consequence, only performs
252                 well on machines with large caches.
254         ppc-opcode-test-1
255         ppc-opcode-test-2
256                 Generate test (but workable) tables.  These exercise
257                 PSIM's ability to generate instruction decode functions
258                 that are a combination of jump-tables and switch statements.
260 The program igen generates the instruction tables from the opcode
261 table and the ppc-instruction table.
265 --enable-sim-switch
268 Enable/disable the use of a switch statement when looking up the
269 attributes of a SPR register.
271 The PowerPC architecture defines a number of Special Purpose Registers
272 (SPR's).  Associated with each of these registers are a number of
273 attributes (such as validity or size) which the instructions
274 mtspr/mfspr query as part of their execution.
276 For PSIM, this information is kept in a table (ppc-spr-table).  The
277 program dgen converts this table into lookup routines (contained in
278 the generated files spreg.h spreg.c) that can be used to query an
279 SPR's attributes.  Those lookup routines are either implemented as
280 a table or alternatively as a number of switch statements:
282         spr_table spr_info[] = { .... };
283         int spr_length(sprs spr) { return spr_info[spr].length; }
287         int spr_length(sprs spr) { switch (spr) { case ..: return ..; } }
289 In general the first implementation (a table) is the most efficient.
290 It may, however, prove that when performing an aggressive optimization
291 where both the SPR is known and the above function is being inlined
292 (with the consequence that GCC can eliminate the switch statement)
293 that the second choice is improves performance.
295 In practice, only a marginal (if any benefit) has ever been seen.
299 --enable-sim-duplicate
302 Create a duplicate copy of each instruction function hardwiring
303 instruction fields that would have otherwise have been variable.
305 As discussed above, igen outputs a C function generated from the file
306 ppc-instructions (using the opcode rules) for each of the
307 instructions.  Thus multiple entries in the instruction decode tables
308 may be pointing back at the same function.  Enabling duplicate, will
309 result in psim creating a duplicate of the instruction's function for
310 each different entry in the instruction decode tables.
312 For instance, given the branch instruction:
314         0.19,6.BO,11.BI,16./,21.528,31.LK
315         ...
316         if (LK) LR = (spreg)IEA(CIA + 4);
317         ...
319 igen as part of its instruction lookup table may have generated two
320 different entries - one for LK=0 and one for LK=1.  With duplicate
321 enabled, igen outputs (almost) duplicate copies of branch function,
322 one with LK hardwired to 0 and one with LK hardwired to 1.
324 By doing this the compiler is provided with additional information that
325 will allow it possibly eliminate dead code.  (such as the assignment
326 to LK if LR==0).
328 Ex: default
330 Because this feature is such a big win, --enable-sim-duplicate is
331 turned on by default.
333 Ex: A small machine
335 Only rarely (eg on a very small host) would this feature need to be
336 disabled (using: --disable-sim-duplicate).
340 --enable-sim-filter=rule
343 Include/exclude PowerPC instructions that are specific to a particular
344 implementation.
346 Some of the PowerPC instructions included in the file ppc-instructions
347 are limited to certain specific PPC implementations.  For instance,
348 the instruction:
350         0.58,6.RT,11.RA,16.DS,30.2:DS:64::Load Word Algebraic
352 Is only valid for the 64bit architecture.  The enable-sim-filter flag
353 is passed to igen so that it can `filter out' any invalid
354 instructions.  The filter rule has the form:
356         -f <name>
358 thus:
360         --enable-sim-filter='-f 64'
362 (the default) would filter out all 64bit instructions.
364 Ex: Remove floating point instructions
366 A given 32bit PowerPC implementation may not include floating point
367 hardware.  Consequently there is little point in including floating
368 point instructions in the instruction table.  The option:
370         --enable-sim-filter='-f 64 -f f'
372 will eliminate all floating point instructions from the instruction
373 table.
377 --enable-sim-icache=size
380 Set the size of the cache used to hold decoded instructions.
382 Psim executes instructions in two separate steps:
384         o       instruction fetch/decode
386         o       instruction execution
388 For a given instruction, the first stage need only be executed once
389 (the first time the instruction is encountered) while the second stage
390 must be executed every time the program `executes' that instruction.
392 Exploiting this, PSIM can maintain a cache of decoded instructions.
393 It will then use the decoded instruction from the cache in preference
394 to fetching/decoding the real instruction from memory.
396 Ex: default
398 Because this feature is normally such a big win, it is enabled by
399 default (with the cache size set to 1024 entries).
401 The 1024 entries equals 4096 bytes (or one page) of instructions.
402 Larger caches can be used but with caution - PSIM does not check for
403 address aliasing within its instruction cache.
405 Ex: disable the cache
407 There may be cases (for instance where the cache has a low hit rate)
408 where the psim performs better with no instruction cache.  For such
409 situations, the cache can be disabled vis: --disable-sim-icache.
413 --enable-sim-inline[=module]
416 Specify the inlining of one or more modules.
418 Many architectures (in particular the x86) suffer from a large
419 function call overhead.  By eliminating function calls (through
420 inlining of functions) a large performance gain can be achieved.
422 In PSIM, modules are inlined in one of two possible ways.  Some
423 modules (such as the byte swapping code) can be inlined into any
424 module that calls them.  Other modules, due to complex
425 interdependencies, are only inlined as a group when compiling the
426 external interface module psim.c.
428 Ex: default
430 By default the modules endian (handle be/le), bits (manipulate
431 bit-fields within words), cpu (the processor object) and events
432 (timers) are inlined in any module that calls them.  This gives a
433 reasonable performance gain with little additional compilation
434 overhead.
436 Ex: recommended  --enable-sim-inline
438 Assuming you machine is reasonably well configured, this option is
439 highly recommended.  On the x86 several orders of magnitude
440 improvement in performance is possible.
442 Ex: fine tuning
444 The file std-config.h contains a detailed description of how the
445 inlining works.  Individual modules can be inlined by specifying them.
446 For if you have a very large cache the model module could be inlined
447 with:
449         --enable-sim-inline=MODEL
453 --enable-sim-endian=endian
456 Specify the byte order of the target.
458 By default, PSIM is able to execute both big and little endian
459 executables.  As a consequence, every byte swap routine includes a
460 test to see if the byte swap is really needed.  By specifying the byte
461 order of the target (and the host below) the need for this test can be
462 eliminated.
464 Clearly setting the byte order of the target is only useful when known
465 before hand.
469 --enable-sim-hostendain=end
472 As above but for the host.
474 Normally this option should not be needed. configure (autoconf) should
475 determine the byte order of the host automatically.  However if for
476 some reason there is a problem, this option can be used to override
477 autoconf.
481 --enable-sim-smp=n
484 Set the maximum number of processors that PSIM can model.
486 Psim can model (with small limitation discussed else where) a
487 multi-processor PowerPC environment.  While the overhead of
488 co-ordinating the execution of a number of processors is relatively
489 small it is still significant when compared to handling only one
490 processor.
492 This option only sets the maximum number of processors that can be
493 simulated.  The number active during a given simulation run us
494 determined at run time.
496 Ex: default
498 By default 5 processors are configured but only one is enabled.
499 Additional processors can be enabled with the runtime option:
501         -o '/openprom/options/smp 5'
503 Ex: recommended
505 Unless you intend studying multi-processor systems there is little reason for
506 having PSIM configured with SMP support.  Specifying:
508         --disable-sim-smp
509 or      --enable-sim-smp=0
511 will eliminate any SMP such as:
513         for (cpu = 0; cpu < nr_cpus; cpu++)
514                 ...
518 --enable-sim-xor-endian=n
521 Set the byte-size of the bus involved in the PowerPC's xor endian byte
522 swapping.
524 The PowerPC's implementation of BE/LE mode is different to what a
525 programmer may first expect.  The details of this implementation are
526 discussed at length in PowerPC documentation.
528 Ex: default
530 By default this is configured with a value of 8 (the bus size of most
531 60x processors).
533 Ex: recommended
535 Unless you are expecting to test/debug PowerPC be/le switching code
536 this option is of little use and should be disabled:
538         --disable-sim-xor-endian
542 --enable-sim-bitsize=n
545 Specify the bit size (32/64) of the PowerPC to be modelled.
547 Note: By default 32 is specified.  The implementation of the 64bit
548 architecture is still under development.
551 --enable-sim-hostbitsize=32|64
553 As above but for the host.
555 NOTE: Psim has yet to be built on a 64bit host.
559 --enable-sim-env=env
562 Hardwire the PowerPC environment being modelled (user, virtual or
563 operating).
565 The PowerPC architecture defines three different levels of compliance to its
566 architectural specification.  These environments are discussed in detail in
567 PowerPC publications.
569         user - normal user programs 
570         virtual - an extension of the user environment (includes timers)
571         operating - kernel code
573 Ex: default
575 By default all three environments are supported.
577 Ex: recommended
579 If you only intend running psim with user (or operating) code then
580 PSIM should be configured accordingly.  For user code, it eliminates:
581 support for timers and events and redundant VM calls.
585 --enable-sim-timebase
588 Enable/disable the time base register.
590 The PowerPC architecture (virtual environment) includes a time base
591 register.  Maintaining that register incurs an overhead in
592 performance that can be eliminated by eliminating time-base register
593 support.
595 Ex: default
597 Normally this option is not used.  Instead --enable-sim-env (above) us
598 used to disable/enable features such as the timebase register.
602 --enable-sim-alignment=align
605 Control the PowerPC's memory access alignment restrictions.
607 The PowerPC in LE mode only allows memory transfers of a correctly
608 aligned size/address.  The above option controls how misaligned
609 accesses are handled.
611         strict          All accesses must be correctly aligned
613         nonstrict       Unaligned access allowed (the are split
614                         into a number of aligned accesses).
616 Ex: default
618 Unless otherwise specified PSIM will auto configure a BE program to
619 allow miss-aligned accesses while a LE program will not.
621 Ex: 604e
623 The recently announced 604e processor allows miss-aligned accesses in both
624 BE and LE modes.  If modeling the 604e then you should specify:
626         --enable-sim-alignment=nonstrict
630 --enable-sim-trace
633 Include code to trace PSIM's internal progress (also controlled by the
634 -t option).
636 Checking to see if a trace message should be output slows down a
637 simulation.  Disabling this option (--disable-sim-trace) eliminates
638 completely that code.
642 --enable-sim-assert
645 Include the code that checks the correctness of parts of PSIM.
647 Eliminating such code (--disable-sim-assert) eliminates internal
648 consistency tests and their overhead.
652 --enable-sim-reserved-bits
655 Include code to check that the reserved fields of the instruction are
656 zero.
658 The PowerPC architecture defines certain fields of some instructions
659 as reserved (`/').  By default, for each instruction, PSIM will check
660 the reserved fields causing an invalid instruction exception if a
661 field is invalid.  Disabling this option eliminates this test.  This
662 is at the slight risk of PSIM treating an invalid instruction as
663 valid.
667 --enable-sim-float
670 Include support for hardware floating point.
674 --enable-sim-monitor=mon
677 Include support for basic instruction counting.
679 If you are not interested in the performance of either you program or
680 the simulator then you can disable this option.
684 --enable-sim-model=which
686 Hardwire the processor that will be used as a reference when modeling
687 execution units.
691 --enable-sim-default-model=which
694 Specify the processor of choice for the execution unit model.
698 --enable-sim-model-issue
701 Include support for the modeling of processor execution units.
703     ----------------------------------------------------------------------
705 TYPICAL CONFIGURATION OPTIONS:
708         VEA CODE ONLY:
710         Here of note are:
712                 o       ramp up the compiler options (some
713                         of the below are P5 specific).
715                 o       disable anything not used
717         CC=gcc ./configure \
718                 --prefix=/applications/psim \
719                 --target=powerpc-unknown-eabi \
720                 --enable-sim-powerpc \
721                 --enable-sim-warnings \
722                 --enable-sim-inline \
723                 --disable-sim-smp \
724                 --enable-sim-duplicate \
725                 --enable-sim-endian=big \
726                 --disable-sim-xor-endian \
727                 --enable-sim-env=user \
728                 --disable-sim-reserved-bits \
729                 --disable-sim-assert \
730                 --disable-sim-trace
733         OEA CODE ONLY:
735         The key configuration changes are:
737                 o       turn off the instruction cache.  The overhead
738                         of flushing and reloading it is greater than
739                         not having a cache.
741                 o       use a switch statement (ppc-opcode-flat) for
742                         the instruction decode and then (-O3) fully
743                         inline all functions.
745                 o       --enable-sim-warnings is not present.  GCC (2.7.2)
746                         gets confused by the instruction decode table
747                         generated by igen (contains a perfect switch)
748                         and, as a consequence, generates a bogus warning.
750         CC=gcc ./configure \
751                 --prefix=/applications/psim \
752                 --target=powerpc-unknown-eabi \
753                 --enable-sim-powerpc \
754                 --enable-sim-inline \
755                 --disable-sim-smp \
756                 --enable-sim-duplicate \
757                 --enable-sim-endian=big \
758                 --disable-sim-xor-endian \
759                 --enable-sim-env=operating \
760                 --disable-sim-reserved-bits \
761                 --disable-sim-assert \
762                 --disable-sim-trace \
763                 --enable-sim-opcode=ppc-opcode-flat \
764                 --disable-sim-icache