No empty .Rs/.Re
[netbsd-mini2440.git] / gnu / dist / gdb6 / sim / ppc / INSTALL
blobda288f1629dfd026d4b322797c96abd15b1ba06a
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-cflags=<opts>
203 Specify additional C compiler flags that are to be used when compiling
204 just PSIM.
206 PSIM places heavy demands on both the host machine and its C compiler.  So that
207 the builder has better control over the compiler the above option can be used
208 to pass additional options to the compiler while PSIM is being built.
210 Ex: No debug information
212 PSIM can be built with everything inline.  Unfortunately, because of
213 all the debugging information generated the C compiler can grow very
214 very large as a result.  For GCC, the debug information can be
215 restricted with the `-g0' option.  To specify that this option should
216 be include in the CFLAGS when compiling the psim source code use:
218         --enable-sim-cflags=-g0
220 Ex: Additional optimization flags
222 A significant gain in performance can be achieved by tuning the
223 optimization flags passed to the C compiler.  For instance on an x86
224 you may consider:
226         --enable-sim-cflags='-g0 -O2 -fno-strength-reduce -f...'
230 --enable-sim-warnings=<flags>
233 Turn on additional GCC specific checks.
235 Some hosts (NetBSD, Linux, Solaris-2.5) have complete header files
236 that include correct prototypes for all library functions.  On such
237 hosts, PSIM can be built with many more than the standard C checks
238 enabled.  The option --enable-sim-warnings controls this.
240 Ex: Default warnings
242 With just --enable-sim-warnings, the following -W options are enabled:
243 -Werror -Wall -Wpointer-arith -Wmissing-prototypes.
247 --enable-sim-opcode=which
250 Specify the file containing the rules for generating the instruction
251 decode and execute functions from the file ppc-instructions.
253 The form of the instruction decode and execute functions is controlled
254 by an opcode table.  It specifies: the combination of switch
255 statements and jump tables to use when decoding an instruction and how
256 much of each instruction should be decoded before calling the
257 instruction execute function.
259 PSIM includes a number of opcode tables:
261         psim-opcode-simple
262                 Generates a small compact two level switch statement
263                 that will compile quickly and run reasonably fast.
265                 This may be useful on a small machine.
267         psim-opcode-complex
268                 (the default) A fairly aggressive instruction decode
269                 table that includes the breaking out of a number
270                 of special instruction cases (eg RA==0 vs RA!=0).
272         psim-opcode-flat
273                 Identical to complex except a switch statement
274                 is used.  Ideal for when the icache is being
275                 disabled.
277         psim-opcode-stupid
278                 In addition to the instruction decodes performed
279                 by psim-opcode-complex, this also full decodes mtspr,
280                 mfspr, and branch instructions.  The table generated
281                 is very large and, as a consequence, only performs
282                 well on machines with large caches.
284         ppc-opcode-test-1
285         ppc-opcode-test-2
286                 Generate test (but workable) tables.  These exercise
287                 PSIM's ability to generate instruction decode functions
288                 that are a combination of jump-tables and switch statements.
290 The program igen generates the instruction tables from the opcode
291 table and the ppc-instruction table.
295 --enable-sim-switch
298 Enable/disable the use of a switch statement when looking up the
299 attributes of a SPR register.
301 The PowerPC architecture defines a number of Special Purpose Registers
302 (SPR's).  Associated with each of these registers are a number of
303 attributes (such as validity or size) which the instructions
304 mtspr/mfspr query as part of their execution.
306 For PSIM, this information is kept in a table (ppc-spr-table).  The
307 program dgen converts this table into lookup routines (contained in
308 the generated files spreg.h spreg.c) that can be used to query an
309 SPR's attributes.  Those lookup routines are either implemented as
310 a table or alternatively as a number of switch statements:
312         spr_table spr_info[] = { .... };
313         int spr_length(sprs spr) { return spr_info[spr].length; }
317         int spr_length(sprs spr) { switch (spr) { case ..: return ..; } }
319 In general the first implementation (a table) is the most efficient.
320 It may, however, prove that when performing an aggressive optimization
321 where both the SPR is known and the above function is being inlined
322 (with the consequence that GCC can eliminate the switch statement)
323 that the second choice is improves performance.
325 In practice, only a marginal (if any benefit) has ever been seen.
329 --enable-sim-duplicate
332 Create a duplicate copy of each instruction function hardwiring
333 instruction fields that would have otherwise have been variable.
335 As discussed above, igen outputs a C function generated from the file
336 ppc-instructions (using the opcode rules) for each of the
337 instructions.  Thus multiple entries in the instruction decode tables
338 may be pointing back at the same function.  Enabling duplicate, will
339 result in psim creating a duplicate of the instruction's function for
340 each different entry in the instruction decode tables.
342 For instance, given the branch instruction:
344         0.19,6.BO,11.BI,16./,21.528,31.LK
345         ...
346         if (LK) LR = (spreg)IEA(CIA + 4);
347         ...
349 igen as part of its instruction lookup table may have generated two
350 different entries - one for LK=0 and one for LK=1.  With duplicate
351 enabled, igen outputs (almost) duplicate copies of branch function,
352 one with LK hardwired to 0 and one with LK hardwired to 1.
354 By doing this the compiler is provided with additional information that
355 will allow it possibly eliminate dead code.  (such as the assignment
356 to LK if LR==0).
358 Ex: default
360 Because this feature is such a big win, --enable-sim-duplicate is
361 turned on by default.
363 Ex: A small machine
365 Only rarely (eg on a very small host) would this feature need to be
366 disabled (using: --disable-sim-duplicate).
370 --enable-sim-filter=rule
373 Include/exclude PowerPC instructions that are specific to a particular
374 implementation.
376 Some of the PowerPC instructions included in the file ppc-instructions
377 are limited to certain specific PPC implementations.  For instance,
378 the instruction:
380         0.58,6.RT,11.RA,16.DS,30.2:DS:64::Load Word Algebraic
382 Is only valid for the 64bit architecture.  The enable-sim-filter flag
383 is passed to igen so that it can `filter out' any invalid
384 instructions.  The filter rule has the form:
386         -f <name>
388 thus:
390         --enable-sim-filter='-f 64'
392 (the default) would filter out all 64bit instructions.
394 Ex: Remove floating point instructions
396 A given 32bit PowerPC implementation may not include floating point
397 hardware.  Consequently there is little point in including floating
398 point instructions in the instruction table.  The option:
400         --enable-sim-filter='-f 64 -f f'
402 will eliminate all floating point instructions from the instruction
403 table.
407 --enable-sim-icache=size
410 Set the size of the cache used to hold decoded instructions.
412 Psim executes instructions in two separate steps:
414         o       instruction fetch/decode
416         o       instruction execution
418 For a given instruction, the first stage need only be executed once
419 (the first time the instruction is encountered) while the second stage
420 must be executed every time the program `executes' that instruction.
422 Exploiting this, PSIM can maintain a cache of decoded instructions.
423 It will then use the decoded instruction from the cache in preference
424 to fetching/decoding the real instruction from memory.
426 Ex: default
428 Because this feature is normally such a big win, it is enabled by
429 default (with the cache size set to 1024 entries).
431 The 1024 entries equals 4096 bytes (or one page) of instructions.
432 Larger caches can be used but with caution - PSIM does not check for
433 address aliasing within its instruction cache.
435 Ex: disable the cache
437 There may be cases (for instance where the cache has a low hit rate)
438 where the psim performs better with no instruction cache.  For such
439 situations, the cache can be disabled vis: --disable-sim-icache.
443 --enable-sim-inline[=module]
446 Specify the inlining of one or more modules.
448 Many architectures (in particular the x86) suffer from a large
449 function call overhead.  By eliminating function calls (through
450 inlining of functions) a large performance gain can be achieved.
452 In PSIM, modules are inlined in one of two possible ways.  Some
453 modules (such as the byte swapping code) can be inlined into any
454 module that calls them.  Other modules, due to complex
455 interdependencies, are only inlined as a group when compiling the
456 external interface module psim.c.
458 Ex: default
460 By default the modules endian (handle be/le), bits (manipulate
461 bit-fields within words), cpu (the processor object) and events
462 (timers) are inlined in any module that calls them.  This gives a
463 reasonable performance gain with little additional compilation
464 overhead.
466 Ex: recommended  --enable-sim-inline
468 Assuming you machine is reasonably well configured, this option is
469 highly recommended.  On the x86 several orders of magnitude
470 improvement in performance is possible.
472 Ex: fine tuning
474 The file std-config.h contains a detailed description of how the
475 inlining works.  Individual modules can be inlined by specifying them.
476 For if you have a very large cache the model module could be inlined
477 with:
479         --enable-sim-inline=MODEL
483 --enable-sim-bswap
486 (x86 specific) Use the i486/P5/P6 byte swap instruction.
488 PSIM contains generic byte swapping code.  For the x86 (P[4-6]) PSIM
489 can be built so that it uses the bswap instruction instead of relying
490 on the compiler to generate byte swap code.
492 Ex: default
494 By default, when compiling with GCC-2 on an i486/P5/P6 the bswap
495 instruction is used.
499 --enable-sim-endian=endian
502 Specify the byte order of the target.
504 By default, PSIM is able to execute both big and little endian
505 executables.  As a consequence, every byte swap routine includes a
506 test to see if the byte swap is really needed.  By specifying the byte
507 order of the target (and the host below) the need for this test can be
508 eliminated.
510 Clearly setting the byte order of the target is only useful when known
511 before hand.
515 --enable-sim-hostendain=end
518 As above but for the host.
520 Normally this option should not be needed. configure (autoconf) should
521 determine the byte order of the host automatically.  However if for
522 some reason there is a problem, this option can be used to override
523 autoconf.
527 --enable-sim-smp=n
530 Set the maximum number of processors that PSIM can model.
532 Psim can model (with small limitation discussed else where) a
533 multi-processor PowerPC environment.  While the overhead of
534 co-ordinating the execution of a number of processors is relatively
535 small it is still significant when compared to handling only one
536 processor.
538 This option only sets the maximum number of processors that can be
539 simulated.  The number active during a given simulation run us
540 determined at run time.
542 Ex: default
544 By default 5 processors are configured but only one is enabled.
545 Additional processors can be enabled with the runtime option:
547         -o '/openprom/options/smp 5'
549 Ex: recommended
551 Unless you intend studying multi-processor systems there is little reason for
552 having PSIM configured with SMP support.  Specifying:
554         --disable-sim-smp
555 or      --enable-sim-smp=0
557 will eliminate any SMP such as:
559         for (cpu = 0; cpu < nr_cpus; cpu++)
560                 ...
564 --enable-sim-xor-endian=n
567 Set the byte-size of the bus involved in the PowerPC's xor endian byte
568 swapping.
570 The PowerPC's implementation of BE/LE mode is different to what a
571 programmer may first expect.  The details of this implementation are
572 discussed at length in PowerPC documentation.
574 Ex: default
576 By default this is configured with a value of 8 (the bus size of most
577 60x processors).
579 Ex: recommended
581 Unless you are expecting to test/debug PowerPC be/le switching code
582 this option is of little use and should be disabled:
584         --disable-sim-xor-endian
588 --enable-sim-bitsize=n
591 Specify the bit size (32/64) of the PowerPC to be modelled.
593 Note: By default 32 is specified.  The implementation of the 64bit
594 architecture is still under development.
597 --enable-sim-hostbitsize=32|64
599 As above but for the host.
601 NOTE: Psim has yet to be built on a 64bit host.
605 --enable-sim-env=env
608 Hardwire the PowerPC environment being modelled (user, virtual or
609 operating).
611 The PowerPC architecture defines three different levels of compliance to its
612 architectural specification.  These environments are discussed in detail in
613 PowerPC publications.
615         user - normal user programs 
616         virtual - an extension of the user environment (includes timers)
617         operating - kernel code
619 Ex: default
621 By default all three environments are supported.
623 Ex: recommended
625 If you only intend running psim with user (or operating) code then
626 PSIM should be configured accordingly.  For user code, it eliminates:
627 support for timers and events and redundant VM calls.
631 --enable-sim-timebase
634 Enable/disable the time base register.
636 The PowerPC architecture (virtual environment) includes a time base
637 register.  Maintaining that register incurs an overhead in
638 performance that can be eliminated by eliminating time-base register
639 support.
641 Ex: default
643 Normally this option is not used.  Instead --enable-sim-env (above) us
644 used to disable/enable features such as the timebase register.
648 --enable-sim-alignment=align
651 Control the PowerPC's memory access alignment restrictions.
653 The PowerPC in LE mode only allows memory transfers of a correctly
654 aligned size/address.  The above option controls how misaligned
655 accesses are handled.
657         strict          All accesses must be correctly aligned
659         nonstrict       Unaligned access allowed (the are split
660                         into a number of aligned accesses).
662 Ex: default
664 Unless otherwise specified PSIM will auto configure a BE program to
665 allow miss-aligned accesses while a LE program will not.
667 Ex: 604e
669 The recently announced 604e processor allows miss-aligned accesses in both
670 BE and LE modes.  If modeling the 604e then you should specify:
672         --enable-sim-alignment=nonstrict
676 --enable-sim-trace
679 Include code to trace PSIM's internal progress (also controlled by the
680 -t option).
682 Checking to see if a trace message should be output slows down a
683 simulation.  Disabling this option (--disable-sim-trace) eliminates
684 completely that code.
688 --enable-sim-assert
691 Include the code that checks the correctness of parts of PSIM.
693 Eliminating such code (--disable-sim-assert) eliminates internal
694 consistency tests and their overhead.
698 --enable-sim-reserved-bits
701 Include code to check that the reserved fields of the instruction are
702 zero.
704 The PowerPC architecture defines certain fields of some instructions
705 as reserved (`/').  By default, for each instruction, PSIM will check
706 the reserved fields causing an invalid instruction exception if a
707 field is invalid.  Disabling this option eliminates this test.  This
708 is at the slight risk of PSIM treating an invalid instruction as
709 valid.
713 --enable-sim-float
716 Include support for hardware floating point.
720 --enable-sim-monitor=mon
723 Include support for basic instruction counting.
725 If you are not interested in the performance of either you program or
726 the simulator then you can disable this option.
730 --enable-sim-model=which
732 Hardwire the processor that will be used as a reference when modeling
733 execution units.
737 --enable-sim-default-model=which
740 Specify the processor of choice for the execution unit model.
744 --enable-sim-model-issue
747 Include support for the modeling of processor execution units.
749     ----------------------------------------------------------------------
751 TYPICAL CONFIGURATION OPTIONS:
754         VEA CODE ONLY:
756         Here of note are:
758                 o       ramp up the compiler options (some
759                         of the below are P5 specific).
761                 o       disable anything not used
763         CC=gcc ./configure \
764                 --prefix=/applications/psim \
765                 --target=powerpc-unknown-eabi \
766                 --enable-sim-powerpc \
767                 --enable-sim-warnings \
768                 --enable-sim-inline \
769                 --disable-sim-smp \
770                 --enable-sim-duplicate \
771                 --enable-sim-endian=big \
772                 --disable-sim-xor-endian \
773                 --enable-sim-env=user \
774                 --disable-sim-reserved-bits \
775                 --disable-sim-assert \
776                 --disable-sim-trace \
777                 --enable-sim-cflags='-g0,-O2,-fno-strength-reduce,-fomit-frame-pointer'
780         OEA CODE ONLY:
782         The key configuration changes are:
784                 o       turn off the instruction cache.  The overhead
785                         of flushing and reloading it is greater than
786                         not having a cache.
788                 o       use a switch statement (ppc-opcode-flat) for
789                         the instruction decode and then (-O3) fully
790                         inline all functions.
792                 o       --enable-sim-warnings is not present.  GCC (2.7.2)
793                         gets confused by the instruction decode table
794                         generated by igen (contains a perfect switch)
795                         and, as a consequence, generates a bogus warning.
797         CC=gcc ./configure \
798                 --prefix=/applications/psim \
799                 --target=powerpc-unknown-eabi \
800                 --enable-sim-powerpc \
801                 --enable-sim-inline \
802                 --disable-sim-smp \
803                 --enable-sim-duplicate \
804                 --enable-sim-endian=big \
805                 --disable-sim-xor-endian \
806                 --enable-sim-env=operating \
807                 --disable-sim-reserved-bits \
808                 --disable-sim-assert \
809                 --disable-sim-trace \
810                 --enable-sim-opcode=ppc-opcode-flat \
811                 --disable-sim-icache \
812                 --enable-sim-cflags='-g0,-O3,-fno-strength-reduce,-fomit-frame-pointer'