src/org/ibex/nestedvm/Runtime.java

   1 // Copyright 2000-2005 the Contributors, as shown in the revision logs.
   2 // Licensed under the Apache Public Source License 2.0 ("the License").
   3 // You may not use this file except in compliance with the License.
   4
   5 // Copyright 2003 Brian Alliet
   6 // Based on org.xwt.imp.MIPS by Adam Megacz
   7 // Portions Copyright 2003 Adam Megacz
   8
   9 package org.ibex.nestedvm;
  10
  11 import org.ibex.nestedvm.util.*;
  12 import java.io.*;
  13
  14 public abstract class Runtime implements UsermodeConstants,Registers,Cloneable {
  15     public static final String VERSION = "1.0";
  16
  17     /** True to write useful diagnostic information to stderr when things go wrong */
  18     final static boolean STDERR_DIAG = true;
  19
  20     /** Number of bits to shift to get the page number (1<<<pageShift == pageSize) */
  21     protected final int pageShift;
  22     /** Bottom of region of memory allocated to the stack */
  23     private final int stackBottom;
  24
  25     /** Readable main memory pages */
  26     protected int[][] readPages;
  27     /** Writable main memory pages.
  28         If the page is writable writePages[x] == readPages[x]; if not writePages[x] == null. */
  29     protected int[][] writePages;
  30
  31     /** The address of the end of the heap */
  32     private int heapEnd;
  33
  34     /** Number of guard pages to keep between the stack and the heap */
  35     private static final int STACK_GUARD_PAGES = 4;
  36
  37     /** The last address the executable uses (other than the heap/stack) */
  38     protected abstract int heapStart();
  39
  40     /** The program's entry point */
  41     protected abstract int entryPoint();
  42
  43     /** The location of the _user_info block (or 0 is there is none) */
  44     protected int userInfoBase() { return 0; }
  45     protected int userInfoSize() { return 0; }
  46
  47     /** The location of the global pointer */
  48     protected abstract int gp();
  49
  50     /** When the process started */
  51     private long startTime;
  52
  53     /** Program is executing instructions */
  54     public final static int RUNNING = 0; // Horrible things will happen if this isn't 0
  55     /**  Text/Data loaded in memory  */
  56     public final static int STOPPED = 1;
  57     /** Prgram has been started but is paused */
  58     public final static int PAUSED = 2;
  59     /** Program is executing a callJava() method */
  60     public final static int CALLJAVA = 3;
  61     /** Program has exited (it cannot currently be restarted) */
  62     public final static int EXITED = 4;
  63     /** Program has executed a successful exec(), a new Runtime needs to be run (used by UnixRuntime) */
  64     public final static int EXECED = 5;
  65
  66     /** The current state */
  67     protected int state = STOPPED;
  68     /** @see Runtime#state state */
  69     public final int getState() { return state; }
  70
  71     /** The exit status if the process (only valid if state==DONE)
  72         @see Runtime#state */
  73     private int exitStatus;
  74     public ExecutionException exitException;
  75
  76     /** Table containing all open file descriptors. (Entries are null if the fd is not in use */
  77     FD[] fds; // package-private for UnixRuntime
  78     boolean closeOnExec[];
  79
  80     /** Table of all current file locks held by this process. */
  81     Seekable.Lock[] locks;
  82     public static final int LOCK_MAX = 8;
  83
  84     /** Pointer to a SecurityManager for this process */
  85     SecurityManager sm;
  86     public void setSecurityManager(SecurityManager sm) { this.sm = sm; }
  87
  88     /** Pointer to a callback for the call_java syscall */
  89     private CallJavaCB callJavaCB;
  90     public void setCallJavaCB(CallJavaCB callJavaCB) { this.callJavaCB = callJavaCB; }
  91
  92     /** Temporary buffer for read/write operations */
  93     private byte[] _byteBuf;
  94     /** Max size of temporary buffer
  95         @see Runtime#_byteBuf */
  96     final static int MAX_CHUNK = 16*1024*1024 - 1024;
  97
  98     /** Subclasses should actually execute program in this method. They should continue
  99         executing until state != RUNNING. Only syscall() can modify state. It is safe
 100         to only check the state attribute after a call to syscall() */
 101     protected abstract void _execute() throws ExecutionException;
 102
 103     /** Subclasses should return the address of the symbol <i>symbol</i> or -1 it it doesn't exits in this method
 104         This method is only required if the call() function is used */
 105     protected int lookupSymbol(String symbol) { return -1; }
 106
 107     /** Subclasses should populate a CPUState object representing the cpu state */
 108     protected abstract void getCPUState(CPUState state);
 109
 110     /** Subclasses should set the CPUState to the state held in <i>state</i> */
 111     protected abstract void setCPUState(CPUState state);
 112
 113     /** True to enabled a few hacks to better support the win32 console */
 114     final static boolean win32Hacks;
 115
 116     static {
 117         String os = Platform.getProperty("os.name");
 118         String prop = Platform.getProperty("nestedvm.win32hacks");
 119         if(prop != null) { win32Hacks = Boolean.valueOf(prop).booleanValue(); }
 120         else { win32Hacks = os != null && os.toLowerCase().indexOf("windows") != -1; }
 121     }
 122
 123     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 124         Runtime r = (Runtime) super.clone();
 125         r._byteBuf = null;
 126         r.startTime = 0;
 127         r.fds = new FD[OPEN_MAX];
 128         for(int i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] != null) r.fds[i] = fds[i].dup();
 129         r.locks = new Seekable.Lock[LOCK_MAX];
 130         int totalPages = writePages.length;
 131         r.readPages = new int[totalPages][];
 132         r.writePages = new int[totalPages][];
 133         for(int i=0;i<totalPages;i++) {
 134             if(readPages[i] == null) continue;
 135             if(writePages[i] == null) r.readPages[i] = readPages[i];
 136             else r.readPages[i] = r.writePages[i] = (int[])writePages[i].clone();
 137         }
 138         return r;
 139     }
 140
 141     protected Runtime(int pageSize, int totalPages) { this(pageSize, totalPages,false); }
 142     protected Runtime(int pageSize, int totalPages, boolean exec) {
 143         if(pageSize <= 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize <= 0");
 144         if(totalPages <= 0) throw new IllegalArgumentException("totalPages <= 0");
 145         if((pageSize&(pageSize-1)) != 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize not a power of two");
 146
 147         int _pageShift = 0;
 148         while(pageSize>>>_pageShift != 1) _pageShift++;
 149         pageShift = _pageShift;
 150
 151         int heapStart = heapStart();
 152         int totalMemory = totalPages * pageSize;
 153         int stackSize = max(totalMemory/512,ARG_MAX+65536);
 154         int stackPages = 0;
 155         if(totalPages > 1) {
 156             stackSize = max(stackSize,pageSize);
 157             stackSize = (stackSize + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 158             stackPages = stackSize >>> pageShift;
 159             heapStart = (heapStart + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 160             if(stackPages + STACK_GUARD_PAGES + (heapStart >>> pageShift) >= totalPages)
 161                 throw new IllegalArgumentException("total pages too small");
 162         } else {
 163             if(pageSize < heapStart + stackSize) throw new IllegalArgumentException("total memory too small");
 164             heapStart = (heapStart + 4095) & ~4096;
 165         }
 166
 167         stackBottom = totalMemory - stackSize;
 168         heapEnd = heapStart;
 169
 170         readPages = new int[totalPages][];
 171         writePages = new int[totalPages][];
 172
 173         if(totalPages == 1) {
 174             readPages[0] = writePages[0] = new int[pageSize>>2];
 175         } else {
 176             for(int i=(stackBottom >>> pageShift);i<writePages.length;i++) {
 177                 readPages[i] = writePages[i] = new int[pageSize>>2];
 178             }
 179         }
 180
 181         if(!exec) {
 182             fds = new FD[OPEN_MAX];
 183             closeOnExec = new boolean[OPEN_MAX];
 184             locks = new Seekable.Lock[LOCK_MAX];
 185
 186             InputStream stdin = win32Hacks ? new Win32ConsoleIS(System.in) : System.in;
 187             addFD(new TerminalFD(stdin));
 188             addFD(new TerminalFD(System.out));
 189             addFD(new TerminalFD(System.err));
 190         }
 191     }
 192
 193     /** Copy everything from <i>src</i> to <i>addr</i> initializing uninitialized pages if required.
 194        Newly initalized pages will be marked read-only if <i>ro</i> is set */
 195     protected final void initPages(int[] src, int addr, boolean ro) {
 196         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 197         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 198
 199         for(int i=0;i<src.length;) {
 200             int page = addr >>> pageShift;
 201             int start = (addr&pageMask)>>2;
 202             int elements = min(pageWords-start,src.length-i);
 203             if(readPages[page]==null) {
 204                 initPage(page,ro);
 205             } else if(!ro) {
 206                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 207             }
 208             System.arraycopy(src,i,readPages[page],start,elements);
 209             i += elements;
 210             addr += elements*4;
 211         }
 212     }
 213
 214     /** Initialize <i>words</i> of pages starting at <i>addr</i> to 0 */
 215     protected final void clearPages(int addr, int words) {
 216         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 217         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 218
 219         for(int i=0;i<words;) {
 220             int page = addr >>> pageShift;
 221             int start = (addr&pageMask)>>2;
 222             int elements = min(pageWords-start,words-i);
 223             if(readPages[page]==null) {
 224                 readPages[page] = writePages[page] = new int[pageWords];
 225             } else {
 226                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 227                 for(int j=start;j<start+elements;j++) writePages[page][j] = 0;
 228             }
 229             i += elements;
 230             addr += elements*4;
 231         }
 232     }
 233
 234     /** Copies <i>length</i> bytes from the processes memory space starting at
 235         <i>addr</i> INTO a java byte array <i>a</i> */
 236     public final void copyin(int addr, byte[] buf, int count) throws ReadFaultException {
 237         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 238         int pageMask = pageWords - 1;
 239
 240         int x=0;
 241         if(count == 0) return;
 242         if((addr&3)!=0) {
 243             int word = memRead(addr&~3);
 244             switch(addr&3) {
 245                 case 1: buf[x++] = (byte)((word>>>16)&0xff); if(--count==0) break;
 246                 case 2: buf[x++] = (byte)((word>>> 8)&0xff); if(--count==0) break;
 247                 case 3: buf[x++] = (byte)((word>>> 0)&0xff); if(--count==0) break;
 248             }
 249             addr = (addr&~3)+4;
 250         }
 251         if((count&~3) != 0) {
 252             int c = count>>>2;
 253             int a = addr>>>2;
 254             while(c != 0) {
 255                 int[] page = readPages[a >>> (pageShift-2)];
 256                 if(page == null) throw new ReadFaultException(a<<2);
 257                 int index = a&pageMask;
 258                 int n = min(c,pageWords-index);
 259                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4) {
 260                     int word = page[index+i];
 261                     buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff); buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 262                     buf[x+2] = (byte)((word>>> 8)&0xff); buf[x+3] = (byte)((word>>> 0)&0xff);
 263                 }
 264                 a += n; c -=n;
 265             }
 266             addr = a<<2; count &=3;
 267         }
 268         if(count != 0) {
 269             int word = memRead(addr);
 270             switch(count) {
 271                 case 3: buf[x+2] = (byte)((word>>>8)&0xff);
 272                 case 2: buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 273                 case 1: buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff);
 274             }
 275         }
 276     }
 277
 278     /** Copies <i>length</i> bytes OUT OF the java array <i>a</i> into the processes memory
 279         space at <i>addr</i> */
 280     public final void copyout(byte[] buf, int addr, int count) throws FaultException {
 281         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 282         int pageWordMask = pageWords - 1;
 283
 284         int x=0;
 285         if(count == 0) return;
 286         if((addr&3)!=0) {
 287             int word = memRead(addr&~3);
 288             switch(addr&3) {
 289                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((buf[x++]&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 290                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((buf[x++]&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 291                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((buf[x++]&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 292             }
 293             memWrite(addr&~3,word);
 294             addr += x;
 295         }
 296
 297         if((count&~3) != 0) {
 298             int c = count>>>2;
 299             int a = addr>>>2;
 300             while(c != 0) {
 301                 int[] page = writePages[a >>> (pageShift-2)];
 302                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 303                 int index = a&pageWordMask;
 304                 int n = min(c,pageWords-index);
 305                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4)
 306                     page[index+i] = ((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8)|((buf[x+3]&0xff)<<0);
 307                 a += n; c -=n;
 308             }
 309             addr = a<<2; count&=3;
 310         }
 311
 312         if(count != 0) {
 313             int word = memRead(addr);
 314             switch(count) {
 315                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24); break;
 316                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16); break;
 317                 case 3: word = (word&0x000000ff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8); break;
 318             }
 319             memWrite(addr,word);
 320         }
 321     }
 322
 323     public final void memcpy(int dst, int src, int count) throws FaultException {
 324         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 325         int pageWordMask = pageWords - 1;
 326         if((dst&3) == 0 && (src&3)==0) {
 327             if((count&~3) != 0) {
 328                 int c = count>>2;
 329                 int s = src>>>2;
 330                 int d = dst>>>2;
 331                 while(c != 0) {
 332                     int[] srcPage = readPages[s>>>(pageShift-2)];
 333                     if(srcPage == null) throw new ReadFaultException(s<<2);
 334                     int[] dstPage = writePages[d>>>(pageShift-2)];
 335                     if(dstPage == null) throw new WriteFaultException(d<<2);
 336                     int srcIndex = s&pageWordMask;
 337                     int dstIndex = d&pageWordMask;
 338                     int n = min(c,pageWords-max(srcIndex,dstIndex));
 339                     System.arraycopy(srcPage,srcIndex,dstPage,dstIndex,n);
 340                     s += n; d += n; c -= n;
 341                 }
 342                 src = s<<2; dst = d<<2; count&=3;
 343             }
 344             if(count != 0) {
 345                 int word1 = memRead(src);
 346                 int word2 = memRead(dst);
 347                 switch(count) {
 348                     case 1: memWrite(dst,(word1&0xff000000)|(word2&0x00ffffff)); break;
 349                     case 2: memWrite(dst,(word1&0xffff0000)|(word2&0x0000ffff)); break;
 350                     case 3: memWrite(dst,(word1&0xffffff00)|(word2&0x000000ff)); break;
 351                 }
 352             }
 353         } else {
 354             while(count > 0) {
 355                 int n = min(count,MAX_CHUNK);
 356                 byte[] buf = byteBuf(n);
 357                 copyin(src,buf,n);
 358                 copyout(buf,dst,n);
 359                 count -= n; src += n; dst += n;
 360             }
 361         }
 362     }
 363
 364     public final void memset(int addr, int ch, int count) throws FaultException {
 365         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 366         int pageWordMask = pageWords - 1;
 367
 368         int fourBytes = ((ch&0xff)<<24)|((ch&0xff)<<16)|((ch&0xff)<<8)|((ch&0xff)<<0);
 369         if((addr&3)!=0) {
 370             int word = memRead(addr&~3);
 371             switch(addr&3) {
 372                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((ch&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 373                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((ch&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 374                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((ch&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 375             }
 376             memWrite(addr&~3,word);
 377             addr = (addr&~3)+4;
 378         }
 379         if((count&~3) != 0) {
 380             int c = count>>2;
 381             int a = addr>>>2;
 382             while(c != 0) {
 383                 int[] page = readPages[a>>>(pageShift-2)];
 384                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 385                 int index = a&pageWordMask;
 386                 int n = min(c,pageWords-index);
 387                 /* Arrays.fill(page,index,index+n,fourBytes);*/
 388                 for(int i=index;i<index+n;i++) page[i] = fourBytes;
 389                 a += n; c -= n;
 390             }
 391             addr = a<<2; count&=3;
 392         }
 393         if(count != 0) {
 394             int word = memRead(addr);
 395             switch(count) {
 396                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|(fourBytes&0xff000000); break;
 397                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|(fourBytes&0xffff0000); break;
 398                 case 3: word = (word&0x000000ff)|(fourBytes&0xffffff00); break;
 399             }
 400             memWrite(addr,word);
 401         }
 402     }
 403
 404     /** Read a word from the processes memory at <i>addr</i> */
 405     public final int memRead(int addr) throws ReadFaultException  {
 406         if((addr & 3) != 0) throw new ReadFaultException(addr);
 407         return unsafeMemRead(addr);
 408     }
 409
 410     protected final int unsafeMemRead(int addr) throws ReadFaultException {
 411         int page = addr >>> pageShift;
 412         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 413         try {
 414             return readPages[page][entry];
 415         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 416             if(page < 0 || page >= readPages.length) throw new ReadFaultException(addr);
 417             throw e; // should never happen
 418         } catch(NullPointerException e) {
 419             throw new ReadFaultException(addr);
 420         }
 421     }
 422
 423     /** Writes a word to the processes memory at <i>addr</i> */
 424     public final void memWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException  {
 425         if((addr & 3) != 0) throw new WriteFaultException(addr);
 426         unsafeMemWrite(addr,value);
 427     }
 428
 429     protected final void unsafeMemWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException {
 430         int page = addr >>> pageShift;
 431         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 432         try {
 433             writePages[page][entry] = value;
 434         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 435             if(page < 0 || page >= writePages.length) throw new WriteFaultException(addr);
 436             throw e; // should never happen
 437         } catch(NullPointerException e) {
 438             throw new WriteFaultException(addr);
 439         }
 440     }
 441
 442     /** Created a new non-empty writable page at page number <i>page</i> */
 443     private final int[] initPage(int page) { return initPage(page,false); }
 444     /** Created a new non-empty page at page number <i>page</i>. If <i>ro</i> is set the page will be read-only */
 445     private final int[] initPage(int page, boolean ro) {
 446         int[] buf = new int[(1<<pageShift)>>>2];
 447         writePages[page] = ro ? null : buf;
 448         readPages[page] = buf;
 449         return buf;
 450     }
 451
 452     /** Returns the exit status of the process. (only valid if state == DONE)
 453         @see Runtime#state */
 454     public final int exitStatus() {
 455         if(state != EXITED) throw new IllegalStateException("exitStatus() called in an inappropriate state");
 456         return exitStatus;
 457     }
 458
 459     private int addStringArray(String[] strings, int topAddr) throws FaultException {
 460         int count = strings.length;
 461         int total = 0; /* null last table entry  */
 462         for(int i=0;i<count;i++) total += strings[i].length() + 1;
 463         total += (count+1)*4;
 464         int start = (topAddr - total)&~3;
 465         int addr = start + (count+1)*4;
 466         int[] table = new int[count+1];
 467         try {
 468             for(int i=0;i<count;i++) {
 469                 byte[] a = getBytes(strings[i]);
 470                 table[i] = addr;
 471                 copyout(a,addr,a.length);
 472                 memset(addr+a.length,0,1);
 473                 addr += a.length + 1;
 474             }
 475             addr=start;
 476             for(int i=0;i<count+1;i++) {
 477                 memWrite(addr,table[i]);
 478                 addr += 4;
 479             }
 480         } catch(FaultException e) {
 481             throw new RuntimeException(e.toString());
 482         }
 483         return start;
 484     }
 485
 486     String[] createEnv(String[] extra) { if(extra == null) extra = new String[0]; return extra; }
 487
 488     /** Sets word number <i>index</i> in the _user_info table to <i>word</i>
 489      * The user_info table is a chunk of memory in the program's memory defined by the
 490      * symbol "user_info". The compiler/interpreter automatically determine the size
 491      * and location of the user_info table from the ELF symbol table. setUserInfo and
 492      * getUserInfo are used to modify the words in the user_info table. */
 493     public void setUserInfo(int index, int word) {
 494         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 495         try {
 496             memWrite(userInfoBase()+index*4,word);
 497         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 498     }
 499
 500     /** Returns the word in the _user_info table entry <i>index</i>
 501         @see Runtime#setUserInfo(int,int) setUserInfo */
 502     public int getUserInfo(int index) {
 503         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 504         try {
 505             return memRead(userInfoBase()+index*4);
 506         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 507     }
 508
 509     /** Calls _execute() (subclass's execute()) and catches exceptions */
 510     private void __execute() {
 511         try {
 512             _execute();
 513         } catch(FaultException e) {
 514             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 515             exit(128+11,true); // SIGSEGV
 516             exitException = e;
 517         } catch(ExecutionException e) {
 518             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 519             exit(128+4,true); // SIGILL
 520             exitException = e;
 521         }
 522     }
 523
 524     /** Executes the process until the PAUSE syscall is invoked or the process exits. Returns true if the process exited. */
 525     public final boolean execute()  {
 526         if(state != PAUSED) throw new IllegalStateException("execute() called in inappropriate state");
 527         if(startTime == 0) startTime = System.currentTimeMillis();
 528         state = RUNNING;
 529         __execute();
 530         if(state != PAUSED && state != EXITED && state != EXECED)
 531             throw new IllegalStateException("execute() ended up in an inappropriate state (" + state + ")");
 532         return state != PAUSED;
 533     }
 534
 535     static String[] concatArgv(String argv0, String[] rest) {
 536         String[] argv = new String[rest.length+1];
 537         System.arraycopy(rest,0,argv,1,rest.length);
 538         argv[0] = argv0;
 539         return argv;
 540     }
 541
 542     public final int run() { return run(null); }
 543     public final int run(String argv0, String[] rest) { return run(concatArgv(argv0,rest)); }
 544     public final int run(String[] args) { return run(args,null); }
 545
 546     /** Runs the process until it exits and returns the exit status.
 547         If the process executes the PAUSE syscall execution will be paused for 500ms and a warning will be displayed */
 548     public final int run(String[] args, String[] env) {
 549         start(args,env);
 550         for(;;) {
 551             if(execute()) break;
 552             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Pause requested while executing run()");
 553         }
 554         if(state == EXECED && STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Process exec()ed while being run under run()");
 555         return state == EXITED ? exitStatus() : 0;
 556     }
 557
 558     public final void start() { start(null); }
 559     public final void start(String[] args) { start(args,null); }
 560
 561     /** Initializes the process and prepairs it to be executed with execute() */
 562     public final void start(String[] args, String[] environ)  {
 563         int top, sp, argsAddr, envAddr;
 564         if(state != STOPPED) throw new IllegalStateException("start() called in inappropriate state");
 565         if(args == null) args = new String[]{getClass().getName()};
 566
 567         sp = top = writePages.length*(1<<pageShift);
 568         try {
 569             sp = argsAddr = addStringArray(args,sp);
 570             sp = envAddr = addStringArray(createEnv(environ),sp);
 571         } catch(FaultException e) {
 572             throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 573         }
 574         sp &= ~15;
 575         if(top - sp > ARG_MAX) throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 576
 577         // HACK: heapStart() isn't always available when the constructor
 578         // is run and this sometimes doesn't get initialized
 579         if(heapEnd == 0) {
 580             heapEnd = heapStart();
 581             if(heapEnd == 0) throw new Error("heapEnd == 0");
 582             int pageSize = writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 583             heapEnd = (heapEnd + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 584         }
 585
 586         CPUState cpuState = new CPUState();
 587         cpuState.r[A0] = argsAddr;
 588         cpuState.r[A1] = envAddr;
 589         cpuState.r[SP] = sp;
 590         cpuState.r[RA] = 0xdeadbeef;
 591         cpuState.r[GP] = gp();
 592         cpuState.pc = entryPoint();
 593         setCPUState(cpuState);
 594
 595         state = PAUSED;
 596
 597         _started();
 598     }
 599
 600     /** Hook for subclasses to do their own startup */
 601     void _started() {  }
 602
 603     public final int call(String sym, Object[] args) throws CallException, FaultException {
 604         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 605         if(args.length > 7) throw new IllegalArgumentException("args.length > 7");
 606         CPUState state = new CPUState();
 607         getCPUState(state);
 608
 609         int sp = state.r[SP];
 610         int[] ia = new int[args.length];
 611         for(int i=0;i<args.length;i++) {
 612             Object o = args[i];
 613             byte[] buf = null;
 614             if(o instanceof String) {
 615                 buf = getBytes((String)o);
 616             } else if(o instanceof byte[]) {
 617                 buf = (byte[]) o;
 618             } else if(o instanceof Number) {
 619                 ia[i] = ((Number)o).intValue();
 620             }
 621             if(buf != null) {
 622                 sp -= buf.length;
 623                 copyout(buf,sp,buf.length);
 624                 ia[i] = sp;
 625             }
 626         }
 627         int oldSP = state.r[SP];
 628         if(oldSP == sp) return call(sym,ia);
 629
 630         state.r[SP] = sp;
 631         setCPUState(state);
 632         int ret = call(sym,ia);
 633         state.r[SP] = oldSP;
 634         setCPUState(state);
 635         return ret;
 636     }
 637
 638     public final int call(String sym) throws CallException { return call(sym,new int[]{}); }
 639     public final int call(String sym, int a0) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0}); }
 640     public final int call(String sym, int a0, int a1) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0,a1}); }
 641
 642     /** Calls a function in the process with the given arguments */
 643     public final int call(String sym, int[] args) throws CallException {
 644         int func = lookupSymbol(sym);
 645         if(func == -1) throw new CallException(sym + " not found");
 646         int helper = lookupSymbol("_call_helper");
 647         if(helper == -1) throw new CallException("_call_helper not found");
 648         return call(helper,func,args);
 649     }
 650
 651     /** Executes the code at <i>addr</i> in the process setting A0-A3 and S0-S3 to the given arguments
 652         and returns the contents of V1 when the the pause syscall is invoked */
 653     //public final int call(int addr, int a0, int a1, int a2, int a3, int s0, int s1, int s2, int s3) {
 654     public final int call(int addr, int a0, int[] rest) throws CallException {
 655         if(rest.length > 7) throw new IllegalArgumentException("rest.length > 7");
 656         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 657         int oldState = state;
 658         CPUState saved = new CPUState();
 659         getCPUState(saved);
 660         CPUState cpustate = saved.dup();
 661
 662         cpustate.r[SP] = cpustate.r[SP]&~15;
 663         cpustate.r[RA] = 0xdeadbeef;
 664         cpustate.r[A0] = a0;
 665         switch(rest.length) {
 666             case 7: cpustate.r[S3] = rest[6];
 667             case 6: cpustate.r[S2] = rest[5];
 668             case 5: cpustate.r[S1] = rest[4];
 669             case 4: cpustate.r[S0] = rest[3];
 670             case 3: cpustate.r[A3] = rest[2];
 671             case 2: cpustate.r[A2] = rest[1];
 672             case 1: cpustate.r[A1] = rest[0];
 673         }
 674         cpustate.pc = addr;
 675
 676         state = RUNNING;
 677
 678         setCPUState(cpustate);
 679         __execute();
 680         getCPUState(cpustate);
 681         setCPUState(saved);
 682
 683         if(state != PAUSED) throw new CallException("Process exit()ed while servicing a call() request");
 684         state = oldState;
 685
 686         return cpustate.r[V1];
 687     }
 688
 689     /** Allocated an entry in the FileDescriptor table for <i>fd</i> and returns the number.
 690         Returns -1 if the table is full. This can be used by subclasses to use custom file
 691         descriptors */
 692     public final int addFD(FD fd) {
 693         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("addFD called in inappropriate state");
 694         int i;
 695         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 696         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 697         fds[i] = fd;
 698         closeOnExec[i] = false;
 699         return i;
 700     }
 701
 702     /** Closes file descriptor <i>fdn</i> and removes it from the file descriptor table */
 703     public final boolean closeFD(int fdn) {
 704         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("closeFD called in inappropriate state");
 705         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return false;
 706         if(fds[fdn] == null) return false;
 707         fds[fdn].close();
 708         fds[fdn] = null;
 709         return true;
 710     }
 711
 712     /** Duplicates the file descriptor <i>fdn</i> and returns the new fs */
 713     public final int dupFD(int fdn) {
 714         int i;
 715         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -1;
 716         if(fds[fdn] == null) return -1;
 717         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 718         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 719         fds[i] = fds[fdn].dup();
 720         return i;
 721     }
 722
 723     public static final int RD_ONLY = 0;
 724     public static final int WR_ONLY = 1;
 725     public static final int RDWR = 2;
 726
 727     public static final int O_CREAT = 0x0200;
 728     public static final int O_EXCL = 0x0800;
 729     public static final int O_APPEND = 0x0008;
 730     public static final int O_TRUNC = 0x0400;
 731     public static final int O_NONBLOCK = 0x4000;
 732     public static final int O_NOCTTY = 0x8000;
 733
 734
 735     FD hostFSOpen(final File f, int flags, int mode, final Object data) throws ErrnoException {
 736         if((flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)) != 0) {
 737             if(STDERR_DIAG)
 738                 System.err.println("WARNING: Unsupported flags passed to open(\"" + f + "\"): " + toHex(flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)));
 739             throw new ErrnoException(ENOTSUP);
 740         }
 741         boolean write = (flags&3) != RD_ONLY;
 742
 743         if(sm != null && !(write ? sm.allowWrite(f) : sm.allowRead(f))) throw new ErrnoException(EACCES);
 744
 745         if((flags & (O_EXCL|O_CREAT)) == (O_EXCL|O_CREAT)) {
 746             try {
 747                 if(!Platform.atomicCreateFile(f)) throw new ErrnoException(EEXIST);
 748             } catch(IOException e) {
 749                 throw new ErrnoException(EIO);
 750             }
 751         } else if(!f.exists()) {
 752             if((flags&O_CREAT)==0) return null;
 753         } else if(f.isDirectory()) {
 754             return hostFSDirFD(f,data);
 755         }
 756
 757         final Seekable.File sf;
 758         try {
 759             sf = new Seekable.File(f,write,(flags & O_TRUNC) != 0);
 760         } catch(FileNotFoundException e) {
 761             if(e.getMessage() != null && e.getMessage().indexOf("Permission denied") >= 0) throw new ErrnoException(EACCES);
 762             return null;
 763         } catch(IOException e) { throw new ErrnoException(EIO); }
 764
 765         return new SeekableFD(sf,flags) { protected FStat _fstat() { return hostFStat(f,data); } };
 766     }
 767
 768     FStat hostFStat(File f, Object data) { return new HostFStat(f); }
 769
 770     FD hostFSDirFD(File f, Object data) { return null; }
 771
 772     FD _open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 773         return hostFSOpen(new File(path),flags,mode,null);
 774     }
 775
 776     /** The open syscall */
 777     private int sys_open(int addr, int flags, int mode) throws ErrnoException, FaultException {
 778         String name = cstring(addr);
 779
 780         // HACK: TeX, or GPC, or something really sucks
 781         if(name.length() == 1024 && getClass().getName().equals("tests.TeX")) name = name.trim();
 782
 783         flags &= ~O_NOCTTY; // this is meaningless under nestedvm
 784         FD fd = _open(name,flags,mode);
 785         if(fd == null) return -ENOENT;
 786         int fdn = addFD(fd);
 787         if(fdn == -1) { fd.close(); return -ENFILE; }
 788         return fdn;
 789     }
 790
 791     /** The write syscall */
 792
 793     private int sys_write(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 794         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 795         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 796         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 797         byte[] buf = byteBuf(count);
 798         copyin(addr,buf,count);
 799         try {
 800             return fds[fdn].write(buf,0,count);
 801         } catch(ErrnoException e) {
 802             if(e.errno == EPIPE) sys_exit(128+13);
 803             throw e;
 804         }
 805     }
 806
 807     /** The read syscall */
 808     private int sys_read(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 809         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 810         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 811         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 812         byte[] buf = byteBuf(count);
 813         int n = fds[fdn].read(buf,0,count);
 814         copyout(buf,addr,n);
 815         return n;
 816     }
 817
 818     /** The ftruncate syscall */
 819     private int sys_ftruncate(int fdn, long length) {
 820       if (fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 821       if (fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 822
 823       Seekable seekable = fds[fdn].seekable();
 824       if (length < 0 || seekable == null) return -EINVAL;
 825       try { seekable.resize(length); } catch (IOException e) { return -EIO; }
 826       return 0;
 827     }
 828
 829     /** The close syscall */
 830     private int sys_close(int fdn) {
 831         return closeFD(fdn) ? 0 : -EBADFD;
 832     }
 833
 834
 835     /** The seek syscall */
 836     private int sys_lseek(int fdn, int offset, int whence) throws ErrnoException {
 837         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 838         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 839         if(whence != SEEK_SET && whence !=  SEEK_CUR && whence !=  SEEK_END) return -EINVAL;
 840         int n = fds[fdn].seek(offset,whence);
 841         return n < 0 ? -ESPIPE : n;
 842     }
 843
 844     /** The stat/fstat syscall helper */
 845     int stat(FStat fs, int addr) throws FaultException {
 846         memWrite(addr+0,(fs.dev()<<16)|(fs.inode()&0xffff)); // st_dev (top 16), // st_ino (bottom 16)
 847         memWrite(addr+4,((fs.type()&0xf000))|(fs.mode()&0xfff)); // st_mode
 848         memWrite(addr+8,fs.nlink()<<16|fs.uid()&0xffff); // st_nlink (top 16) // st_uid (bottom 16)
 849         memWrite(addr+12,fs.gid()<<16|0); // st_gid (top 16) // st_rdev (bottom 16)
 850         memWrite(addr+16,fs.size()); // st_size
 851         memWrite(addr+20,fs.atime()); // st_atime
 852         // memWrite(addr+24,0) // st_spare1
 853         memWrite(addr+28,fs.mtime()); // st_mtime
 854         // memWrite(addr+32,0) // st_spare2
 855         memWrite(addr+36,fs.ctime()); // st_ctime
 856         // memWrite(addr+40,0) // st_spare3
 857         memWrite(addr+44,fs.blksize()); // st_bklsize;
 858         memWrite(addr+48,fs.blocks()); // st_blocks
 859         // memWrite(addr+52,0) // st_spare4[0]
 860         // memWrite(addr+56,0) // st_spare4[1]
 861         return 0;
 862     }
 863
 864     /** The fstat syscall */
 865     private int sys_fstat(int fdn, int addr) throws FaultException {
 866         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 867         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 868         return stat(fds[fdn].fstat(),addr);
 869     }
 870
 871     /*
 872     struct timeval {
 873     long tv_sec;
 874     long tv_usec;
 875     };
 876     */
 877     private int sys_gettimeofday(int timevalAddr, int timezoneAddr) throws FaultException {
 878         long now = System.currentTimeMillis();
 879         int tv_sec = (int)(now / 1000);
 880         int tv_usec = (int)((now%1000)*1000);
 881         memWrite(timevalAddr+0,tv_sec);
 882         memWrite(timevalAddr+4,tv_usec);
 883         return 0;
 884     }
 885
 886     private int sys_sleep(int sec) {
 887         if(sec < 0) sec = Integer.MAX_VALUE;
 888         try {
 889             Thread.sleep((long)sec*1000);
 890             return 0;
 891         } catch(InterruptedException e) {
 892             return -1;
 893         }
 894     }
 895
 896     /*
 897       #define _CLOCKS_PER_SEC_ 1000
 898       #define    _CLOCK_T_    unsigned long
 899     struct tms {
 900       clock_t   tms_utime;
 901       clock_t   tms_stime;
 902       clock_t   tms_cutime;
 903       clock_t   tms_cstime;
 904     };*/
 905
 906     private int sys_times(int tms) {
 907         long now = System.currentTimeMillis();
 908         int userTime = (int)((now - startTime)/16);
 909         int sysTime = (int)((now - startTime)/16);
 910
 911         try {
 912             if(tms!=0) {
 913                 memWrite(tms+0,userTime);
 914                 memWrite(tms+4,sysTime);
 915                 memWrite(tms+8,userTime);
 916                 memWrite(tms+12,sysTime);
 917             }
 918         } catch(FaultException e) {
 919             return -EFAULT;
 920         }
 921         return (int)now;
 922     }
 923
 924     private int sys_sysconf(int n) {
 925         switch(n) {
 926             case _SC_CLK_TCK: return 1000;
 927             case _SC_PAGESIZE: return  writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 928             case _SC_PHYS_PAGES: return writePages.length == 1 ? (1<<pageShift)/4096 : writePages.length;
 929             default:
 930                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Attempted to use unknown sysconf key: " + n);
 931                 return -EINVAL;
 932         }
 933     }
 934
 935     /** The sbrk syscall. This can also be used by subclasses to allocate memory.
 936         <i>incr</i> is how much to increase the break by */
 937     public final int sbrk(int incr) {
 938         if(incr < 0) return -ENOMEM;
 939         if(incr==0) return heapEnd;
 940         incr = (incr+3)&~3;
 941         int oldEnd = heapEnd;
 942         int newEnd = oldEnd + incr;
 943         if(newEnd >= stackBottom) return -ENOMEM;
 944
 945         if(writePages.length > 1) {
 946             int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 947             int pageWords = (1<<pageShift) >>> 2;
 948             int start = (oldEnd + pageMask) >>> pageShift;
 949             int end = (newEnd + pageMask) >>> pageShift;
 950             try {
 951                 for(int i=start;i<end;i++) readPages[i] = writePages[i] = new int[pageWords];
 952             } catch(OutOfMemoryError e) {
 953                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Caught OOM Exception in sbrk: " + e);
 954                 return -ENOMEM;
 955             }
 956         }
 957         heapEnd = newEnd;
 958         return oldEnd;
 959     }
 960
 961     /** The getpid syscall */
 962     private int sys_getpid() { return getPid(); }
 963     int getPid() { return 1; }
 964
 965     public static interface CallJavaCB { public int call(int a, int b, int c, int d); }
 966
 967     private int sys_calljava(int a, int b, int c, int d) {
 968         if(state != RUNNING) throw new IllegalStateException("wound up calling sys_calljava while not in RUNNING");
 969         if(callJavaCB != null) {
 970             state = CALLJAVA;
 971             int ret;
 972             try {
 973                 ret = callJavaCB.call(a,b,c,d);
 974             } catch(RuntimeException e) {
 975                 System.err.println("Error while executing callJavaCB");
 976                 e.printStackTrace();
 977                 ret = 0;
 978             }
 979             state = RUNNING;
 980             return ret;
 981         } else {
 982             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: calljava syscall invoked without a calljava callback set");
 983             return 0;
 984         }
 985     }
 986
 987     private int sys_pause() {
 988         state = PAUSED;
 989         return 0;
 990     }
 991
 992     private int sys_getpagesize() { return writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift); }
 993
 994     /** Hook for subclasses to do something when the process exits  */
 995     void _exited() {  }
 996
 997     void exit(int status, boolean fromSignal) {
 998         if(fromSignal && fds[2] != null) {
 999             try {
1000                 byte[] msg = getBytes("Process exited on signal " + (status - 128) + "\n");
1001                 fds[2].write(msg,0,msg.length);
1002             } catch(ErrnoException e) { }
1003         }
1004         exitStatus = status;
1005         for(int i=0;i<fds.length;i++) if(fds[i] != null) closeFD(i);
1006         state = EXITED;
1007         _exited();
1008     }
1009
1010     private int sys_exit(int status) {
1011         exit(status,false);
1012         return 0;
1013     }
1014
1015     private int sys_fcntl(int fdn, int cmd, int arg) throws FaultException {
1016         int i;
1017
1018         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
1019         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
1020         FD fd = fds[fdn];
1021
1022         switch(cmd) {
1023             case F_DUPFD:
1024                 if(arg < 0 || arg >= OPEN_MAX) return -EINVAL;
1025                 for(i=arg;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i]==null) break;
1026                 if(i==OPEN_MAX) return -EMFILE;
1027                 fds[i] = fd.dup();
1028                 return i;
1029             case F_GETFL:
1030                 return fd.flags();
1031             case F_SETFD:
1032                 closeOnExec[fdn] = arg != 0;
1033                 return 0;
1034             case F_GETFD:
1035                 return closeOnExec[fdn] ? 1 : 0;
1036             case F_GETLK:
1037             case F_SETLK:
1038                 try {
1039                     return sys_fcntl_lock(fd, cmd, arg);
1040                 } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e);}
1041             default:
1042                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Unknown fcntl command: " + cmd);
1043                 return -ENOSYS;
1044         }
1045     }
1046
1047     /** Implements the F_GETLK and F_SETLK cases of fcntl syscall.
1048      *  If l_start = 0 and l_len = 0 the lock refers to the entire file.
1049      struct flock {
1050        short   l_type;         // lock type: F_UNLCK, F_RDLCK, F_WRLCK
1051        short   l_whence;       // type of l_start: SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END
1052        long    l_start;        // starting offset, bytes
1053        long    l_len;          // len = 0 means until EOF
1054        short   l_pid;          // lock owner
1055        short   l_xxx;          // padding
1056      };
1057      */
1058     private int sys_fcntl_lock(FD fd, int cmd, int arg)
1059             throws FaultException, IOException {
1060         if (arg == 0) { System.out.println("BAD ARG"); return -EINVAL; }
1061         int word     = memRead(arg);
1062         int l_start  = memRead(arg+4);
1063         int l_len    = memRead(arg+8);
1064         int l_type   = word>>16;
1065         int l_whence = word&0x00ff;
1066
1067         Seekable s = fd.seekable();
1068         if (s == null) return -EINVAL;
1069
1070         switch (l_whence) {
1071             case SEEK_SET: break;
1072             case SEEK_CUR: l_start += s.pos(); break;
1073             case SEEK_END: l_start += s.length(); break;
1074             default: return -1;
1075         }
1076
1077         if (cmd != F_GETLK && cmd != F_SETLK) return -EINVAL;
1078
1079         if (cmd == F_GETLK) {
1080             // Check if an l_type lock can be aquired. The only way to
1081             // do this within the Java API is to try and create a lock.
1082             Seekable.Lock lock = s.lock(l_start, l_len, l_type == F_RDLCK);
1083
1084             if (lock != null) {
1085                 // no lock exists
1086                 memWrite(arg, SEEK_SET|(F_UNLCK<<16));
1087                 lock.release();
1088             }
1089
1090             return 0;
1091         }
1092
1093         // now processing F_SETLK
1094         if (cmd != F_SETLK) return -EINVAL;
1095
1096         if (l_type == F_UNLCK) {
1097             // release all locks that fall within the boundaries given
1098             for (int i=0; i < LOCK_MAX; i++) {
1099                 if (locks[i] == null || !s.equals(locks[i].seekable()))
1100                     continue;
1101
1102                 int pos = (int)locks[i].position();
1103                 if (pos < l_start) continue;
1104                 if (l_start != 0 && l_len != 0) // start/len 0 means unlock all
1105                     if (pos + locks[i].size() > l_start + l_len)
1106                         continue;
1107
1108                 locks[i].release();
1109                 locks[i] = null;
1110             }
1111             return 0;
1112
1113         } else if (l_type == F_RDLCK || l_type == F_WRLCK) {
1114             // first see if a lock already exists
1115             for (int i=0; i < LOCK_MAX; i++) {
1116                 if (locks[i] == null || !s.equals(locks[i].seekable()))
1117                     continue;
1118                 int pos = (int)locks[i].position();
1119                 int size = (int)locks[i].size();
1120                 if (l_start < pos && pos + size < l_start + l_len) {
1121                     // found a lock contained in the new requested lock
1122                     locks[i].release();
1123                     locks[i] = null;
1124
1125                 } else if (l_start >= pos && pos + size >= l_start + l_len) {
1126                     // found a lock that contains the requested lock
1127                     if (locks[i].isShared() == (l_type == F_RDLCK)) {
1128                         memWrite(arg+4, pos);
1129                         memWrite(arg+8, size);
1130                         return 0;
1131                     } else {
1132                         locks[i].release();
1133                         locks[i] = null;
1134                     }
1135                 }
1136             }
1137
1138             // create the lock
1139             Seekable.Lock lock = s.lock(l_start, l_len, l_type == F_RDLCK);
1140             if (lock == null) return -EAGAIN;
1141
1142             int i;
1143             for (i=0; i < LOCK_MAX; i++)
1144                 if (locks[i] == null) break;
1145             if (i == LOCK_MAX) return -ENOLCK;
1146             locks[i] = lock;
1147             return 0;
1148
1149         } else {
1150             return -EINVAL;
1151         }
1152     }
1153
1154
1155     /** The syscall dispatcher.
1156         The should be called by subclasses when the syscall instruction is invoked.
1157         <i>syscall</i> should be the contents of V0 and <i>a</i>, <i>b</i>, <i>c</i>, and <i>d</i> should be
1158         the contenst of A0, A1, A2, and A3. The call MAY change the state
1159         @see Runtime#state state */
1160     protected final int syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d, int e, int f) {
1161         try {
1162             int n = _syscall(syscall,a,b,c,d,e,f);
1163             //if(n<0) throw new ErrnoException(-n);
1164             return n;
1165         } catch(ErrnoException ex) {
1166             //System.err.println("While executing syscall: " + syscall + ":");
1167             //if(syscall == SYS_open) try { System.err.println("Failed to open " + cstring(a) + " errno " + ex.errno); } catch(Exception e2) { }
1168             //ex.printStackTrace();
1169             return -ex.errno;
1170         } catch(FaultException ex) {
1171             return -EFAULT;
1172         } catch(RuntimeException ex) {
1173             ex.printStackTrace();
1174             throw new Error("Internal Error in _syscall()");
1175         }
1176     }
1177
1178     int _syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d, int e, int f) throws ErrnoException, FaultException {
1179         switch(syscall) {
1180             case SYS_null: return 0;
1181             case SYS_exit: return sys_exit(a);
1182             case SYS_pause: return sys_pause();
1183             case SYS_write: return sys_write(a,b,c);
1184             case SYS_fstat: return sys_fstat(a,b);
1185             case SYS_sbrk: return sbrk(a);
1186             case SYS_open: return sys_open(a,b,c);
1187             case SYS_close: return sys_close(a);
1188             case SYS_read: return sys_read(a,b,c);
1189             case SYS_lseek: return sys_lseek(a,b,c);
1190             case SYS_ftruncate: return sys_ftruncate(a,b);
1191             case SYS_getpid: return sys_getpid();
1192             case SYS_calljava: return sys_calljava(a,b,c,d);
1193             case SYS_gettimeofday: return sys_gettimeofday(a,b);
1194             case SYS_sleep: return sys_sleep(a);
1195             case SYS_times: return sys_times(a);
1196             case SYS_getpagesize: return sys_getpagesize();
1197             case SYS_fcntl: return sys_fcntl(a,b,c);
1198             case SYS_sysconf: return sys_sysconf(a);
1199             case SYS_getuid: return sys_getuid();
1200             case SYS_geteuid: return sys_geteuid();
1201             case SYS_getgid: return sys_getgid();
1202             case SYS_getegid: return sys_getegid();
1203
1204             case SYS_memcpy: memcpy(a,b,c); return a;
1205             case SYS_memset: memset(a,b,c); return a;
1206
1207             case SYS_kill:
1208             case SYS_fork:
1209             case SYS_pipe:
1210             case SYS_dup2:
1211             case SYS_waitpid:
1212             case SYS_stat:
1213             case SYS_mkdir:
1214             case SYS_getcwd:
1215             case SYS_chdir:
1216                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use a UnixRuntime syscall in Runtime (" + syscall + ")");
1217                 return -ENOSYS;
1218             default:
1219                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use unknown syscall: " + syscall);
1220                 return -ENOSYS;
1221         }
1222     }
1223
1224     private int sys_getuid() { return 0; }
1225     private int sys_geteuid() { return 0; }
1226     private int sys_getgid() { return 0; }
1227     private int sys_getegid() { return 0; }
1228
1229     public int xmalloc(int size) { int p=malloc(size); if(p==0) throw new RuntimeException("malloc() failed"); return p; }
1230     public int xrealloc(int addr,int newsize) { int p=realloc(addr,newsize); if(p==0) throw new RuntimeException("realloc() failed"); return p; }
1231     public int realloc(int addr, int newsize) { try { return call("realloc",addr,newsize); } catch(CallException e) { return 0; } }
1232     public int malloc(int size) { try { return call("malloc",size); } catch(CallException e) { return 0; } }
1233     public void free(int p) { try { if(p!=0) call("free",p); } catch(CallException e) { /*noop*/ } }
1234
1235     /** Helper function to create a cstring in main memory */
1236     public int strdup(String s) {
1237         byte[] a;
1238         if(s == null) s = "(null)";
1239         byte[] a2 = getBytes(s);
1240         a = new byte[a2.length+1];
1241         System.arraycopy(a2,0,a,0,a2.length);
1242         int addr = malloc(a.length);
1243         if(addr == 0) return 0;
1244         try {
1245             copyout(a,addr,a.length);
1246         } catch(FaultException e) {
1247             free(addr);
1248             return 0;
1249         }
1250         return addr;
1251     }
1252
1253     /** Helper function to read a cstring from main memory */
1254     public final String cstring(int addr) throws ReadFaultException {
1255         if (addr == 0) return null;
1256         StringBuffer sb = new StringBuffer();
1257         for(;;) {
1258             int word = memRead(addr&~3);
1259             switch(addr&3) {
1260                 case 0: if(((word>>>24)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>24)&0xff)); addr++;
1261                 case 1: if(((word>>>16)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>16)&0xff)); addr++;
1262                 case 2: if(((word>>> 8)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 8)&0xff)); addr++;
1263                 case 3: if(((word>>> 0)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 0)&0xff)); addr++;
1264             }
1265         }
1266     }
1267
1268     /** File Descriptor class */
1269     public static abstract class FD {
1270         private int refCount = 1;
1271
1272         /** Read some bytes. Should return the number of bytes read, 0 on EOF, or throw an IOException on error */
1273         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1274         /** Write. Should return the number of bytes written or throw an IOException on error */
1275         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1276
1277         /** Seek in the filedescriptor. Whence is SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END. Should return -1 on error or the new position. */
1278         public int seek(int n, int whence)  throws ErrnoException  { return -1; }
1279
1280         public int getdents(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1281
1282         /** Return a Seekable object representing this file descriptor (can be read only)
1283             This is required for exec() */
1284         Seekable seekable() { return null; }
1285
1286         private FStat cachedFStat = null;
1287         public final FStat fstat() {
1288             if(cachedFStat == null) cachedFStat = _fstat();
1289             return cachedFStat;
1290         }
1291
1292         protected abstract FStat _fstat();
1293         public abstract int  flags();
1294
1295         /** Closes the fd */
1296         public final void close() { if(--refCount==0) _close(); }
1297         protected void _close() { /* noop*/ }
1298
1299         FD dup() { refCount++; return this; }
1300     }
1301
1302     /** FileDescriptor class for normal files */
1303     public abstract static class SeekableFD extends FD {
1304         private final int flags;
1305         private final Seekable data;
1306
1307         SeekableFD(Seekable data, int flags) { this.data = data; this.flags = flags; }
1308
1309         protected abstract FStat _fstat();
1310         public int flags() { return flags; }
1311
1312         Seekable seekable() { return data; }
1313
1314         public int seek(int n, int whence) throws ErrnoException {
1315             try {
1316                 switch(whence) {
1317                         case SEEK_SET: break;
1318                         case SEEK_CUR: n += data.pos(); break;
1319                         case SEEK_END: n += data.length(); break;
1320                         default: return -1;
1321                 }
1322                 data.seek(n);
1323                 return n;
1324             } catch(IOException e) {
1325                 throw new ErrnoException(ESPIPE);
1326             }
1327         }
1328
1329         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1330             if((flags&3) == RD_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1331             // NOTE: There is race condition here but we can't fix it in pure java
1332             if((flags&O_APPEND) != 0) seek(0,SEEK_END);
1333             try {
1334                 return data.write(a,off,length);
1335             } catch(IOException e) {
1336                 throw new ErrnoException(EIO);
1337             }
1338         }
1339
1340         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1341             if((flags&3) == WR_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1342             try {
1343                 int n = data.read(a,off,length);
1344                 return n < 0 ? 0 : n;
1345             } catch(IOException e) {
1346                 throw new ErrnoException(EIO);
1347             }
1348         }
1349
1350         protected void _close() { try { data.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1351     }
1352
1353     public static class InputOutputStreamFD extends FD {
1354         private final InputStream is;
1355         private final OutputStream os;
1356
1357         public InputOutputStreamFD(InputStream is) { this(is,null); }
1358         public InputOutputStreamFD(OutputStream os) { this(null,os); }
1359         public InputOutputStreamFD(InputStream is, OutputStream os) {
1360             this.is = is;
1361             this.os = os;
1362             if(is == null && os == null) throw new IllegalArgumentException("at least one stream must be supplied");
1363         }
1364
1365         public int flags() {
1366             if(is != null && os != null) return O_RDWR;
1367             if(is != null) return O_RDONLY;
1368             if(os != null) return O_WRONLY;
1369             throw new Error("should never happen");
1370         }
1371
1372         public void _close() {
1373             if(is != null) try { is.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }
1374             if(os != null) try { os.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }
1375         }
1376
1377         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1378             if(is == null) return super.read(a,off,length);
1379             try {
1380                 int n = is.read(a,off,length);
1381                 return n < 0 ? 0 : n;
1382             } catch(IOException e) {
1383                 throw new ErrnoException(EIO);
1384             }
1385         }
1386
1387         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1388             if(os == null) return super.write(a,off,length);
1389             try {
1390                 os.write(a,off,length);
1391                 return length;
1392             } catch(IOException e) {
1393                 throw new ErrnoException(EIO);
1394             }
1395         }
1396
1397         public FStat _fstat() { return new SocketFStat(); }
1398     }
1399
1400     static class TerminalFD extends InputOutputStreamFD {
1401         public TerminalFD(InputStream is) { this(is,null); }
1402         public TerminalFD(OutputStream os) { this(null,os); }
1403         public TerminalFD(InputStream is, OutputStream os) { super(is,os); }
1404         public void _close() { /* noop */ }
1405         public FStat _fstat() { return new SocketFStat() { public int type() { return S_IFCHR; } public int mode() { return 0600; } }; }
1406     }
1407
1408     // This is pretty inefficient but it is only used for reading from the console on win32
1409     static class Win32ConsoleIS extends InputStream {
1410         private int pushedBack = -1;
1411         private final InputStream parent;
1412         public Win32ConsoleIS(InputStream parent) { this.parent = parent; }
1413         public int read() throws IOException {
1414             if(pushedBack != -1) { int c = pushedBack; pushedBack = -1; return c; }
1415             int c = parent.read();
1416             if(c == '\r' && (c = parent.read()) != '\n') { pushedBack = c; return '\r'; }
1417             return c;
1418         }
1419         public int read(byte[] buf, int pos, int len) throws IOException {
1420             boolean pb = false;
1421             if(pushedBack != -1 && len > 0) {
1422                 buf[0] = (byte) pushedBack;
1423                 pushedBack = -1;
1424                 pos++; len--; pb = true;
1425             }
1426             int n = parent.read(buf,pos,len);
1427             if(n == -1) return pb ? 1 : -1;
1428             for(int i=0;i<n;i++) {
1429                 if(buf[pos+i] == '\r') {
1430                     if(i==n-1) {
1431                         int c = parent.read();
1432                         if(c == '\n') buf[pos+i] = '\n';
1433                         else pushedBack = c;
1434                     } else if(buf[pos+i+1] == '\n') {
1435                         System.arraycopy(buf,pos+i+1,buf,pos+i,len-i-1);
1436                         n--;
1437                     }
1438                 }
1439             }
1440             return n + (pb ? 1 : 0);
1441         }
1442     }
1443
1444     public abstract static class FStat {
1445         public static final int S_IFIFO =  0010000;
1446         public static final int S_IFCHR =  0020000;
1447         public static final int S_IFDIR =  0040000;
1448         public static final int S_IFREG =  0100000;
1449         public static final int S_IFSOCK = 0140000;
1450
1451         public int mode() { return 0; }
1452         public int nlink() { return 0; }
1453         public int uid() { return 0; }
1454         public int gid() { return 0; }
1455         public int size() { return 0; }
1456         public int atime() { return 0; }
1457         public int mtime() { return 0; }
1458         public int ctime() { return 0; }
1459         public int blksize() { return 512; }
1460         public int blocks() { return (size()+blksize()-1)/blksize(); }
1461
1462         public abstract int dev();
1463         public abstract int type();
1464         public abstract int inode();
1465     }
1466
1467     public static class SocketFStat extends FStat {
1468         public int dev() { return -1; }
1469         public int type() { return S_IFSOCK; }
1470         public int inode() { return hashCode() & 0x7fff; }
1471     }
1472
1473     static class HostFStat extends FStat {
1474         private final File f;
1475         private final boolean executable;
1476         public HostFStat(File f) { this(f,false); }
1477         public HostFStat(File f, boolean executable) {
1478             this.f = f;
1479             this.executable = executable;
1480         }
1481         public int dev() { return 1; }
1482         public int inode() { return f.getAbsolutePath().hashCode() & 0x7fff; }
1483         public int type() { return f.isDirectory() ? S_IFDIR : S_IFREG; }
1484         public int nlink() { return 1; }
1485         public int mode() {
1486             int mode = 0;
1487             boolean canread = f.canRead();
1488             if(canread && (executable || f.isDirectory())) mode |= 0111;
1489             if(canread) mode |= 0444;
1490             if(f.canWrite()) mode |= 0222;
1491             return mode;
1492         }
1493         public int size() { return (int) f.length(); }
1494         public int mtime() { return (int)(f.lastModified()/1000); }
1495     }
1496
1497     // Exceptions
1498     public static class ReadFaultException extends FaultException {
1499         public ReadFaultException(int addr) { super(addr); }
1500     }
1501     public static class WriteFaultException extends FaultException {
1502         public WriteFaultException(int addr) { super(addr); }
1503     }
1504     public static class FaultException extends ExecutionException {
1505         public final int addr;
1506         public final RuntimeException cause;
1507         public FaultException(int addr) { super("fault at: " + toHex(addr)); this.addr = addr; cause = null; }
1508         public FaultException(RuntimeException e) { super(e.toString()); addr = -1; cause = e; }
1509     }
1510     public static class ExecutionException extends Exception {
1511         private String message = "(null)";
1512         private String location = "(unknown)";
1513         public ExecutionException() { /* noop */ }
1514         public ExecutionException(String s) { if(s != null) message = s; }
1515         void setLocation(String s) { location = s == null ? "(unknown)" : s; }
1516         public final String getMessage() { return message + " at " + location; }
1517     }
1518     public static class CallException extends Exception {
1519         public CallException(String s) { super(s); }
1520     }
1521
1522     protected static class ErrnoException extends Exception {
1523         public int errno;
1524         public ErrnoException(int errno) { super("Errno: " + errno); this.errno = errno; }
1525     }
1526
1527     // CPU State
1528     protected static class CPUState {
1529         public CPUState() { /* noop */ }
1530         /* GPRs */
1531         public int[] r = new int[32];
1532         /* Floating point regs */
1533         public int[] f = new int[32];
1534         public int hi, lo;
1535         public int fcsr;
1536         public int pc;
1537
1538         public CPUState dup() {
1539             CPUState c = new CPUState();
1540             c.hi = hi;
1541             c.lo = lo;
1542             c.fcsr = fcsr;
1543             c.pc = pc;
1544             for(int i=0;i<32;i++) {
1545                     c.r[i] = r[i];
1546                 c.f[i] = f[i];
1547             }
1548             return c;
1549         }
1550     }
1551
1552     public static class SecurityManager {
1553         public boolean allowRead(File f) { return true; }
1554         public boolean allowWrite(File f) { return true; }
1555         public boolean allowStat(File f) { return true; }
1556         public boolean allowUnlink(File f) { return true; }
1557     }
1558
1559     // Null pointer check helper function
1560     protected final void nullPointerCheck(int addr) throws ExecutionException {
1561         if(addr < 65536)
1562             throw new ExecutionException("Attempted to dereference a null pointer " + toHex(addr));
1563     }
1564
1565     // Utility functions
1566     byte[] byteBuf(int size) {
1567         if(_byteBuf==null) _byteBuf = new byte[size];
1568         else if(_byteBuf.length < size)
1569             _byteBuf = new byte[min(max(_byteBuf.length*2,size),MAX_CHUNK)];
1570         return _byteBuf;
1571     }
1572
1573     /** Decode a packed string */
1574     protected static final int[] decodeData(String s, int words) {
1575         if(s.length() % 8 != 0) throw new IllegalArgumentException("string length must be a multiple of 8");
1576         if((s.length() / 8) * 7 < words*4) throw new IllegalArgumentException("string isn't big enough");
1577         int[] buf = new int[words];
1578         int prev = 0, left=0;
1579         for(int i=0,n=0;n<words;i+=8) {
1580             long l = 0;
1581             for(int j=0;j<8;j++) { l <<= 7; l |= s.charAt(i+j) & 0x7f; }
1582             if(left > 0) buf[n++] = prev | (int)(l>>>(56-left));
1583             if(n < words) buf[n++] = (int) (l >>> (24-left));
1584             left = (left + 8) & 0x1f;
1585             prev = (int)(l << left);
1586         }
1587         return buf;
1588     }
1589
1590     static byte[] getBytes(String s) {
1591         try {
1592             return s.getBytes("ISO-8859-1");
1593         } catch(UnsupportedEncodingException e) {
1594             return null; // should never happen
1595         }
1596     }
1597
1598     static byte[] getNullTerminatedBytes(String s) {
1599         byte[] buf1 = getBytes(s);
1600         byte[] buf2 = new byte[buf1.length+1];
1601         System.arraycopy(buf1,0,buf2,0,buf1.length);
1602         return buf2;
1603     }
1604
1605     final static String toHex(int n) { return "0x" + Long.toString(n & 0xffffffffL, 16); }
1606     final static int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
1607     final static int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
1608 }