src/org/ibex/nestedvm/Runtime.java

   1 // Copyright 2003 Brian Alliet
   2 // Based on org.xwt.imp.MIPS by Adam Megacz
   3 // Portions Copyright 2003 Adam Megacz
   4
   5 package org.ibex.nestedvm;
   6
   7 import org.ibex.nestedvm.util.*;
   8 import java.io.*;
   9 import java.util.Arrays;
  10
  11 public abstract class Runtime implements UsermodeConstants,Registers,Cloneable {
  12     /** True to write useful diagnostic information to stderr when things go wrong */
  13     final static boolean STDERR_DIAG = true;
  14
  15     /** Number of bits to shift to get the page number (1<<<pageShift == pageSize) */
  16     protected final int pageShift;
  17     /** Bottom of region of memory allocated to the stack */
  18     private final int stackBottom;
  19
  20     /** Readable main memory pages */
  21     protected int[][] readPages;
  22     /** Writable main memory pages.
  23         If the page is writable writePages[x] == readPages[x]; if not writePages[x] == null. */
  24     protected int[][] writePages;
  25
  26     /** The address of the end of the heap */
  27     private int heapEnd;
  28
  29     /** Number of guard pages to keep between the stack and the heap */
  30     private static final int STACK_GUARD_PAGES = 4;
  31
  32     /** The last address the executable uses (other than the heap/stack) */
  33     protected abstract int heapStart();
  34
  35     /** The program's entry point */
  36     protected abstract int entryPoint();
  37
  38     /** The location of the _user_info block (or 0 is there is none) */
  39     protected int userInfoBase() { return 0; }
  40     protected int userInfoSize() { return 0; }
  41
  42     /** The location of the global pointer */
  43     protected abstract int gp();
  44
  45     /** When the process started */
  46     private long startTime;
  47
  48     /**  Text/Data loaded in memory  */
  49     public final static int STOPPED = 0;
  50     /** Program is executing instructions */
  51     public final static int RUNNING = 1;
  52     /** Prgram has been started but is paused */
  53     public final static int PAUSED = 2;
  54     /** Program is executing a callJava() method */
  55     public final static int CALLJAVA = 3;
  56     /** Program has exited (it cannot currently be restarted) */
  57     public final static int EXITED = 4;
  58     /** Program has executed a successful exec(), a new Runtime needs to be run (used by UnixRuntime) */
  59     public final static int EXECED = 5;
  60
  61     /** The current state */
  62     protected int state = STOPPED;
  63     /** @see Runtime#state state */
  64     public final int getState() { return state; }
  65
  66     /** The exit status if the process (only valid if state==DONE)
  67         @see Runtime#state */
  68     private int exitStatus;
  69     public ExecutionException exitException;
  70
  71     /** Table containing all open file descriptors. (Entries are null if the fd is not in use */
  72     FD[] fds = new FD[OPEN_MAX]; // package-private for UnixRuntime
  73     boolean closeOnExec[] = new boolean[OPEN_MAX];
  74
  75     /** Pointer to a SecurityManager for this process */
  76     SecurityManager sm;
  77     public void setSecurityManager(SecurityManager sm) { this.sm = sm; }
  78
  79     /** Pointer to a callback for the call_java syscall */
  80     private CallJavaCB callJavaCB;
  81     public void setCallJavaCB(CallJavaCB callJavaCB) { this.callJavaCB = callJavaCB; }
  82
  83     /** Temporary buffer for read/write operations */
  84     private byte[] _byteBuf;
  85     /** Max size of temporary buffer
  86         @see Runtime#_byteBuf */
  87     final static int MAX_CHUNK = 16*1024*1024 - 1024;
  88
  89     /** Subclasses should actually execute program in this method. They should continue
  90         executing until state != RUNNING. Only syscall() can modify state. It is safe
  91         to only check the state attribute after a call to syscall() */
  92     protected abstract void _execute() throws ExecutionException;
  93
  94     /** Subclasses should return the address of the symbol <i>symbol</i> or -1 it it doesn't exits in this method
  95         This method is only required if the call() function is used */
  96     protected int lookupSymbol(String symbol) { return -1; }
  97
  98     /** Subclasses should populate a CPUState object representing the cpu state */
  99     protected abstract void getCPUState(CPUState state);
 100
 101     /** Subclasses should set the CPUState to the state held in <i>state</i> */
 102     protected abstract void setCPUState(CPUState state);
 103
 104     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 105         Runtime r = (Runtime) super.clone();
 106         r._byteBuf = null;
 107         r.startTime = 0;
 108         r.fds = new FD[OPEN_MAX];
 109         for(int i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] != null) r.fds[i] = fds[i].dup();
 110         int totalPages = writePages.length;
 111         r.readPages = new int[totalPages][];
 112         r.writePages = new int[totalPages][];
 113         for(int i=0;i<totalPages;i++) {
 114             if(readPages[i] == null) continue;
 115             if(writePages[i] == null) r.readPages[i] = readPages[i];
 116             else r.readPages[i] = r.writePages[i] = (int[])writePages[i].clone();
 117         }
 118         return r;
 119     }
 120
 121     protected Runtime(int pageSize, int totalPages) {
 122         if(pageSize <= 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize <= 0");
 123         if(totalPages <= 0) throw new IllegalArgumentException("totalPages <= 0");
 124         if((pageSize&(pageSize-1)) != 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize not a power of two");
 125
 126         int _pageShift = 0;
 127         while(pageSize>>>_pageShift != 1) _pageShift++;
 128         pageShift = _pageShift;
 129
 130         int heapStart = heapStart();
 131         int totalMemory = totalPages * pageSize;
 132         int stackSize = max(totalMemory/512,ARG_MAX+65536);
 133         int stackPages = 0;
 134         if(totalPages > 1) {
 135             stackSize = max(stackSize,pageSize);
 136             stackSize = (stackSize + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 137             stackPages = stackSize >>> pageShift;
 138             heapStart = (heapStart + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 139             if(stackPages + STACK_GUARD_PAGES + (heapStart >>> pageShift) >= totalPages)
 140                 throw new IllegalArgumentException("total pages too small");
 141         } else {
 142             if(pageSize < heapStart + stackSize) throw new IllegalArgumentException("total memory too small");
 143             heapStart = (heapStart + 4095) & ~4096;
 144         }
 145
 146         stackBottom = totalMemory - stackSize;
 147         heapEnd = heapStart;
 148
 149         readPages = new int[totalPages][];
 150         writePages = new int[totalPages][];
 151
 152         if(totalPages == 1) {
 153             readPages[0] = writePages[0] = new int[pageSize>>2];
 154         } else {
 155             for(int i=(stackBottom >>> pageShift);i<writePages.length;i++) {
 156                 readPages[i] = writePages[i] = new int[pageSize>>2];
 157             }
 158         }
 159
 160         addFD(new StdinFD(System.in));
 161         addFD(new StdoutFD(System.out));
 162         addFD(new StdoutFD(System.err));
 163     }
 164
 165     /** Copy everything from <i>src</i> to <i>addr</i> initializing uninitialized pages if required.
 166        Newly initalized pages will be marked read-only if <i>ro</i> is set */
 167     protected final void initPages(int[] src, int addr, boolean ro) {
 168         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 169         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 170
 171         for(int i=0;i<src.length;) {
 172             int page = addr >>> pageShift;
 173             int start = (addr&pageMask)>>2;
 174             int elements = min(pageWords-start,src.length-i);
 175             if(readPages[page]==null) {
 176                 initPage(page,ro);
 177             } else if(!ro) {
 178                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 179             }
 180             System.arraycopy(src,i,readPages[page],start,elements);
 181             i += elements;
 182             addr += elements*4;
 183         }
 184     }
 185
 186     /** Initialize <i>words</i> of pages starting at <i>addr</i> to 0 */
 187     protected final void clearPages(int addr, int words) {
 188         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 189         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 190
 191         for(int i=0;i<words;) {
 192             int page = addr >>> pageShift;
 193             int start = (addr&pageMask)>>2;
 194             int elements = min(pageWords-start,words-i);
 195             if(readPages[page]==null) {
 196                 readPages[page] = writePages[page] = new int[pageWords];
 197             } else {
 198                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 199                 for(int j=start;j<start+elements;j++) writePages[page][j] = 0;
 200             }
 201             i += elements;
 202             addr += elements*4;
 203         }
 204     }
 205
 206     /** Copies <i>length</i> bytes from the processes memory space starting at
 207         <i>addr</i> INTO a java byte array <i>a</i> */
 208     public final void copyin(int addr, byte[] buf, int count) throws ReadFaultException {
 209         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 210         int pageMask = pageWords - 1;
 211
 212         int x=0;
 213         if(count == 0) return;
 214         if((addr&3)!=0) {
 215             int word = memRead(addr&~3);
 216             switch(addr&3) {
 217                 case 1: buf[x++] = (byte)((word>>>16)&0xff); if(--count==0) break;
 218                 case 2: buf[x++] = (byte)((word>>> 8)&0xff); if(--count==0) break;
 219                 case 3: buf[x++] = (byte)((word>>> 0)&0xff); if(--count==0) break;
 220             }
 221             addr = (addr&~3)+4;
 222         }
 223         if((count&~3) != 0) {
 224             int c = count>>>2;
 225             int a = addr>>>2;
 226             while(c != 0) {
 227                 int[] page = readPages[a >>> (pageShift-2)];
 228                 if(page == null) throw new ReadFaultException(a<<2);
 229                 int index = a&pageMask;
 230                 int n = min(c,pageWords-index);
 231                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4) {
 232                     int word = page[index+i];
 233                     buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff); buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 234                     buf[x+2] = (byte)((word>>> 8)&0xff); buf[x+3] = (byte)((word>>> 0)&0xff);
 235                 }
 236                 a += n; c -=n;
 237             }
 238             addr = a<<2; count &=3;
 239         }
 240         if(count != 0) {
 241             int word = memRead(addr);
 242             switch(count) {
 243                 case 3: buf[x+2] = (byte)((word>>>8)&0xff);
 244                 case 2: buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 245                 case 1: buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff);
 246             }
 247         }
 248     }
 249
 250     /** Copies <i>length</i> bytes OUT OF the java array <i>a</i> into the processes memory
 251         space at <i>addr</i> */
 252     public final void copyout(byte[] buf, int addr, int count) throws FaultException {
 253         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 254         int pageWordMask = pageWords - 1;
 255
 256         int x=0;
 257         if(count == 0) return;
 258         if((addr&3)!=0) {
 259             int word = memRead(addr&~3);
 260             switch(addr&3) {
 261                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((buf[x++]&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 262                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((buf[x++]&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 263                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((buf[x++]&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 264             }
 265             memWrite(addr&~3,word);
 266             addr += x;
 267         }
 268
 269         if((count&~3) != 0) {
 270             int c = count>>>2;
 271             int a = addr>>>2;
 272             while(c != 0) {
 273                 int[] page = writePages[a >>> (pageShift-2)];
 274                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 275                 int index = a&pageWordMask;
 276                 int n = min(c,pageWords-index);
 277                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4)
 278                     page[index+i] = ((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8)|((buf[x+3]&0xff)<<0);
 279                 a += n; c -=n;
 280             }
 281             addr = a<<2; count&=3;
 282         }
 283
 284         if(count != 0) {
 285             int word = memRead(addr);
 286             switch(count) {
 287                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24); break;
 288                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16); break;
 289                 case 3: word = (word&0x000000ff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8); break;
 290             }
 291             memWrite(addr,word);
 292         }
 293     }
 294
 295     public final void memcpy(int dst, int src, int count) throws FaultException {
 296         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 297         int pageWordMask = pageWords - 1;
 298         if((dst&3) == 0 && (src&3)==0) {
 299             if((count&~3) != 0) {
 300                 int c = count>>2;
 301                 int s = src>>>2;
 302                 int d = dst>>>2;
 303                 while(c != 0) {
 304                     int[] srcPage = readPages[s>>>(pageShift-2)];
 305                     if(srcPage == null) throw new ReadFaultException(s<<2);
 306                     int[] dstPage = writePages[d>>>(pageShift-2)];
 307                     if(dstPage == null) throw new WriteFaultException(d<<2);
 308                     int srcIndex = s&pageWordMask;
 309                     int dstIndex = d&pageWordMask;
 310                     int n = min(c,pageWords-max(srcIndex,dstIndex));
 311                     System.arraycopy(srcPage,srcIndex,dstPage,dstIndex,n);
 312                     s += n; d += n; c -= n;
 313                 }
 314                 src = s<<2; dst = d<<2; count&=3;
 315             }
 316             if(count != 0) {
 317                 int word1 = memRead(src);
 318                 int word2 = memRead(dst);
 319                 switch(count) {
 320                     case 1: memWrite(dst,(word1&0xff000000)|(word2&0x00ffffff)); break;
 321                     case 2: memWrite(dst,(word1&0xffff0000)|(word2&0x0000ffff)); break;
 322                     case 3: memWrite(dst,(word1&0xffffff00)|(word2&0x000000ff)); break;
 323                 }
 324             }
 325         } else {
 326             while(count > 0) {
 327                 int n = min(count,MAX_CHUNK);
 328                 byte[] buf = byteBuf(n);
 329                 copyin(src,buf,n);
 330                 copyout(buf,dst,n);
 331                 count -= n; src += n; dst += n;
 332             }
 333         }
 334     }
 335
 336     public final void memset(int addr, int ch, int count) throws FaultException {
 337         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 338         int pageWordMask = pageWords - 1;
 339
 340         int fourBytes = ((ch&0xff)<<24)|((ch&0xff)<<16)|((ch&0xff)<<8)|((ch&0xff)<<0);
 341         if((addr&3)!=0) {
 342             int word = memRead(addr&~3);
 343             switch(addr&3) {
 344                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((ch&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 345                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((ch&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 346                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((ch&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 347             }
 348             memWrite(addr&~3,word);
 349             addr = (addr&~3)+4;
 350         }
 351         if((count&~3) != 0) {
 352             int c = count>>2;
 353             int a = addr>>>2;
 354             while(c != 0) {
 355                 int[] page = readPages[a>>>(pageShift-2)];
 356                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 357                 int index = a&pageWordMask;
 358                 int n = min(c,pageWords-index);
 359                 Arrays.fill(page,index,index+n,fourBytes);
 360                 a += n; c -= n;
 361             }
 362             addr = a<<2; count&=3;
 363         }
 364         if(count != 0) {
 365             int word = memRead(addr);
 366             switch(count) {
 367                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|(fourBytes&0xff000000); break;
 368                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|(fourBytes&0xffff0000); break;
 369                 case 3: word = (word&0x000000ff)|(fourBytes&0xffffff00); break;
 370             }
 371             memWrite(addr,word);
 372         }
 373     }
 374
 375     /** Read a word from the processes memory at <i>addr</i> */
 376     public final int memRead(int addr) throws ReadFaultException  {
 377         if((addr & 3) != 0) throw new ReadFaultException(addr);
 378         return unsafeMemRead(addr);
 379     }
 380
 381     protected final int unsafeMemRead(int addr) throws ReadFaultException {
 382         int page = addr >>> pageShift;
 383         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 384         try {
 385             return readPages[page][entry];
 386         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 387             if(page < 0 || page >= readPages.length) throw new ReadFaultException(addr);
 388             throw e; // should never happen
 389         } catch(NullPointerException e) {
 390             throw new ReadFaultException(addr);
 391         }
 392     }
 393
 394     /** Writes a word to the processes memory at <i>addr</i> */
 395     public final void memWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException  {
 396         if((addr & 3) != 0) throw new WriteFaultException(addr);
 397         unsafeMemWrite(addr,value);
 398     }
 399
 400     protected final void unsafeMemWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException {
 401         int page = addr >>> pageShift;
 402         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 403         try {
 404             writePages[page][entry] = value;
 405         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 406             if(page < 0 || page >= writePages.length) throw new WriteFaultException(addr);
 407             throw e; // should never happen
 408         } catch(NullPointerException e) {
 409             throw new WriteFaultException(addr);
 410         }
 411     }
 412
 413     /** Created a new non-empty writable page at page number <i>page</i> */
 414     private final int[] initPage(int page) { return initPage(page,false); }
 415     /** Created a new non-empty page at page number <i>page</i>. If <i>ro</i> is set the page will be read-only */
 416     private final int[] initPage(int page, boolean ro) {
 417         int[] buf = new int[(1<<pageShift)>>>2];
 418         writePages[page] = ro ? null : buf;
 419         readPages[page] = buf;
 420         return buf;
 421     }
 422
 423     /** Returns the exit status of the process. (only valid if state == DONE)
 424         @see Runtime#state */
 425     public final int exitStatus() {
 426         if(state != EXITED) throw new IllegalStateException("exitStatus() called in an inappropriate state");
 427         return exitStatus;
 428     }
 429
 430     private int addStringArray(String[] strings, int topAddr) throws FaultException {
 431         int count = strings.length;
 432         int total = 0; /* null last table entry  */
 433         for(int i=0;i<count;i++) total += strings[i].length() + 1;
 434         total += (count+1)*4;
 435         int start = (topAddr - total)&~3;
 436         int addr = start + (count+1)*4;
 437         int[] table = new int[count+1];
 438         try {
 439             for(int i=0;i<count;i++) {
 440                 byte[] a = getBytes(strings[i]);
 441                 table[i] = addr;
 442                 copyout(a,addr,a.length);
 443                 memset(addr+a.length,0,1);
 444                 addr += a.length + 1;
 445             }
 446             addr=start;
 447             for(int i=0;i<count+1;i++) {
 448                 memWrite(addr,table[i]);
 449                 addr += 4;
 450             }
 451         } catch(FaultException e) {
 452             throw new RuntimeException(e.toString());
 453         }
 454         return start;
 455     }
 456
 457     String[] createEnv(String[] extra) { if(extra == null) extra = new String[0]; return extra; }
 458
 459     /** Sets word number <i>index</i> in the _user_info table to <i>word</i>
 460      * The user_info table is a chunk of memory in the program's memory defined by the
 461      * symbol "user_info". The compiler/interpreter automatically determine the size
 462      * and location of the user_info table from the ELF symbol table. setUserInfo and
 463      * getUserInfo are used to modify the words in the user_info table. */
 464     public void setUserInfo(int index, int word) {
 465         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 466         try {
 467             memWrite(userInfoBase()+index*4,word);
 468         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 469     }
 470
 471     /** Returns the word in the _user_info table entry <i>index</i>
 472         @see Runtime#setUserInfo(int,int) setUserInfo */
 473     public int getUserInfo(int index) {
 474         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 475         try {
 476             return memRead(userInfoBase()+index*4);
 477         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 478     }
 479
 480     /** Calls _execute() (subclass's execute()) and catches exceptions */
 481     // FEATURE: Have these call kill() so we get a pretty message to stdout
 482     private void __execute() {
 483         try {
 484             _execute();
 485         } catch(FaultException e) {
 486             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 487             sys_exit(128+11); // SIGSEGV
 488             exitException = e;
 489         } catch(ExecutionException e) {
 490             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 491             sys_exit(128+4); // SIGILL
 492             exitException = e;
 493         }
 494     }
 495
 496     /** Executes the process until the PAUSE syscall is invoked or the process exits. Returns true if the process exited. */
 497     public final boolean execute()  {
 498         if(state != PAUSED) throw new IllegalStateException("execute() called in inappropriate state");
 499         if(startTime == 0) startTime = System.currentTimeMillis();
 500         state = RUNNING;
 501         __execute();
 502         if(state != PAUSED && state != EXITED && state != EXECED)
 503             throw new IllegalStateException("execute() ended up in an inappropriate state (" + state + ")");
 504         return state != PAUSED;
 505     }
 506
 507     static String[] concatArgv(String argv0, String[] rest) {
 508         String[] argv = new String[rest.length+1];
 509         System.arraycopy(rest,0,argv,1,rest.length);
 510         argv[0] = argv0;
 511         return argv;
 512     }
 513
 514     public final int run() { return run(null); }
 515     public final int run(String argv0, String[] rest) { return run(concatArgv(argv0,rest)); }
 516     public final int run(String[] args) { return run(args,null); }
 517
 518     /** Runs the process until it exits and returns the exit status.
 519         If the process executes the PAUSE syscall execution will be paused for 500ms and a warning will be displayed */
 520     public final int run(String[] args, String[] env) {
 521         start(args,env);
 522         for(;;) {
 523             if(execute()) break;
 524             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Pause requested while executing run()");
 525         }
 526         if(state == EXECED && STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Process exec()ed while being run under run()");
 527         return state == EXITED ? exitStatus() : 0;
 528     }
 529
 530     public final void start() { start(null); }
 531     public final void start(String[] args) { start(args,null); }
 532
 533     /** Initializes the process and prepairs it to be executed with execute() */
 534     public final void start(String[] args, String[] environ)  {
 535         int top, sp, argsAddr, envAddr;
 536         if(state != STOPPED) throw new IllegalStateException("start() called in inappropriate state");
 537
 538         if(args == null) args = new String[]{getClass().getName()};
 539
 540         sp = top = writePages.length*(1<<pageShift);
 541         try {
 542             sp = argsAddr = addStringArray(args,sp);
 543             sp = envAddr = addStringArray(createEnv(environ),sp);
 544         } catch(FaultException e) {
 545             throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 546         }
 547         sp &= ~15;
 548         if(top - sp > ARG_MAX) throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 549
 550         // HACK: heapStart() isn't always available when the constructor
 551         // is run and this sometimes doesn't get initialized
 552         if(heapEnd == 0) {
 553             heapEnd = heapStart();
 554             if(heapEnd == 0) throw new Error("heapEnd == 0");
 555             int pageSize = writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 556             heapEnd = (heapEnd + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 557         }
 558
 559         CPUState cpuState = new CPUState();
 560         cpuState.r[A0] = argsAddr;
 561         cpuState.r[A1] = envAddr;
 562         cpuState.r[SP] = sp;
 563         cpuState.r[RA] = 0xdeadbeef;
 564         cpuState.r[GP] = gp();
 565         cpuState.pc = entryPoint();
 566         setCPUState(cpuState);
 567
 568         state = PAUSED;
 569
 570         _started();
 571     }
 572
 573     /** Hook for subclasses to do their own startup */
 574     void _started() {  }
 575
 576     public final int call(String sym, Object[] args) throws CallException, FaultException {
 577         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 578         if(args.length > 7) throw new IllegalArgumentException("args.length > 7");
 579         CPUState state = new CPUState();
 580         getCPUState(state);
 581
 582         int sp = state.r[SP];
 583         int[] ia = new int[args.length];
 584         for(int i=0;i<args.length;i++) {
 585             Object o = args[i];
 586             byte[] buf = null;
 587             if(o instanceof String) {
 588                 buf = getBytes((String)o);
 589             } else if(o instanceof byte[]) {
 590                 buf = (byte[]) o;
 591             } else if(o instanceof Number) {
 592                 ia[i] = ((Number)o).intValue();
 593             }
 594             if(buf != null) {
 595                 sp -= buf.length;
 596                 copyout(buf,sp,buf.length);
 597                 ia[i] = sp;
 598             }
 599         }
 600         int oldSP = state.r[SP];
 601         if(oldSP == sp) return call(sym,ia);
 602
 603         state.r[SP] = sp;
 604         setCPUState(state);
 605         int ret = call(sym,ia);
 606         state.r[SP] = oldSP;
 607         setCPUState(state);
 608         return ret;
 609     }
 610
 611     public final int call(String sym) throws CallException { return call(sym,new int[]{}); }
 612     public final int call(String sym, int a0) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0}); }
 613     public final int call(String sym, int a0, int a1) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0,a1}); }
 614
 615     /** Calls a function in the process with the given arguments */
 616     public final int call(String sym, int[] args) throws CallException {
 617         int func = lookupSymbol(sym);
 618         if(func == -1) throw new CallException(sym + " not found");
 619         int helper = lookupSymbol("_call_helper");
 620         if(helper == -1) throw new CallException("_call_helper not found");
 621         return call(helper,func,args);
 622     }
 623
 624     /** Executes the code at <i>addr</i> in the process setting A0-A3 and S0-S3 to the given arguments
 625         and returns the contents of V1 when the the pause syscall is invoked */
 626     //public final int call(int addr, int a0, int a1, int a2, int a3, int s0, int s1, int s2, int s3) {
 627     public final int call(int addr, int a0, int[] rest) throws CallException {
 628         if(rest.length > 7) throw new IllegalArgumentException("rest.length > 7");
 629         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 630         int oldState = state;
 631         CPUState saved = new CPUState();
 632         getCPUState(saved);
 633         CPUState cpustate = saved.dup();
 634
 635         cpustate.r[SP] = cpustate.r[SP]&~15;
 636         cpustate.r[RA] = 0xdeadbeef;
 637         cpustate.r[A0] = a0;
 638         switch(rest.length) {
 639             case 7: cpustate.r[S3] = rest[6];
 640             case 6: cpustate.r[S2] = rest[5];
 641             case 5: cpustate.r[S1] = rest[4];
 642             case 4: cpustate.r[S0] = rest[3];
 643             case 3: cpustate.r[A3] = rest[2];
 644             case 2: cpustate.r[A2] = rest[1];
 645             case 1: cpustate.r[A1] = rest[0];
 646         }
 647         cpustate.pc = addr;
 648
 649         state = RUNNING;
 650
 651         setCPUState(cpustate);
 652         __execute();
 653         getCPUState(cpustate);
 654         setCPUState(saved);
 655
 656         if(state != PAUSED) throw new CallException("Process exit()ed while servicing a call() request");
 657         state = oldState;
 658
 659         return cpustate.r[V1];
 660     }
 661
 662     /** Allocated an entry in the FileDescriptor table for <i>fd</i> and returns the number.
 663         Returns -1 if the table is full. This can be used by subclasses to use custom file
 664         descriptors */
 665     public final int addFD(FD fd) {
 666         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("addFD called in inappropriate state");
 667         int i;
 668         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 669         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 670         fds[i] = fd;
 671         closeOnExec[i] = false;
 672         return i;
 673     }
 674
 675     /** Closes file descriptor <i>fdn</i> and removes it from the file descriptor table */
 676     public final boolean closeFD(int fdn) {
 677         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("closeFD called in inappropriate state");
 678         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return false;
 679         if(fds[fdn] == null) return false;
 680         fds[fdn].close();
 681         fds[fdn] = null;
 682         return true;
 683     }
 684
 685     /** Duplicates the file descriptor <i>fdn</i> and returns the new fs */
 686     public final int dupFD(int fdn) {
 687         int i;
 688         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -1;
 689         if(fds[fdn] == null) return -1;
 690         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 691         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 692         fds[i] = fds[fdn].dup();
 693         return i;
 694     }
 695
 696     public static final int RD_ONLY = 0;
 697     public static final int WR_ONLY = 1;
 698     public static final int RDWR = 2;
 699
 700     public static final int O_CREAT = 0x0200;
 701     public static final int O_EXCL = 0x0800;
 702     public static final int O_APPEND = 0x0008;
 703     public static final int O_TRUNC = 0x0400;
 704     public static final int O_NONBLOCK = 0x4000;
 705     public static final int O_NOCTTY = 0x8000;
 706
 707
 708     FD hostFSOpen(final File f, int flags, int mode, final Object data) throws ErrnoException {
 709         if((flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)) != 0) {
 710             if(STDERR_DIAG)
 711                 System.err.println("WARNING: Unsupported flags passed to open(\"" + f + "\"): " + toHex(flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)));
 712
 713             throw new ErrnoException(ENOTSUP);
 714         }
 715         boolean write = (flags&3) != RD_ONLY;
 716
 717         if(sm != null && !(write ? sm.allowWrite(f) : sm.allowRead(f))) throw new ErrnoException(EACCES);
 718
 719         if((flags & (O_EXCL|O_CREAT)) == (O_EXCL|O_CREAT)) {
 720             try {
 721                 // NOTE: createNewFile is a Java2 function
 722                 if(!f.createNewFile()) throw new ErrnoException(EEXIST);
 723             } catch(IOException e) {
 724                 throw new ErrnoException(EIO);
 725             }
 726         } else if(!f.exists()) {
 727             if((flags&O_CREAT)==0) return null;
 728         } else if(f.isDirectory()) {
 729             return hostFSDirFD(f,data);
 730         }
 731
 732         final Seekable.File sf;
 733         try {
 734             sf = new Seekable.File(f,write);
 735         } catch(FileNotFoundException e) {
 736             if(e.getMessage() != null && e.getMessage().indexOf("Permission denied") >= 0) throw new ErrnoException(EACCES);
 737             return null;
 738         } catch(IOException e) { throw new ErrnoException(EIO); }
 739
 740         return new SeekableFD(sf,flags) { protected FStat _fstat() { return hostFStat(f,data); } };
 741     }
 742
 743     FStat hostFStat(File f, Object data) { return new HostFStat(f); }
 744
 745     FD hostFSDirFD(File f, Object data) { return null; }
 746
 747     FD _open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 748         return hostFSOpen(new File(path),flags,mode,null);
 749     }
 750
 751     /** The open syscall */
 752     private int sys_open(int addr, int flags, int mode) throws ErrnoException, FaultException {
 753         flags &= ~O_NOCTTY; // this is meaningless under nestedvm
 754         FD fd = _open(cstring(addr),flags,mode);
 755         if(fd == null) return -ENOENT;
 756         int fdn = addFD(fd);
 757         if(fdn == -1) { fd.close(); return -ENFILE; }
 758         return fdn;
 759     }
 760
 761     /** The write syscall */
 762
 763     private int sys_write(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 764         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 765         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 766         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 767         byte[] buf = byteBuf(count);
 768         copyin(addr,buf,count);
 769         try {
 770             return fds[fdn].write(buf,0,count);
 771         } catch(ErrnoException e) {
 772             if(e.errno == EPIPE) sys_exit(128+13);
 773             throw e;
 774         }
 775     }
 776
 777     /** The read syscall */
 778     private int sys_read(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 779         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 780         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 781         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 782         byte[] buf = byteBuf(count);
 783         int n = fds[fdn].read(buf,0,count);
 784         copyout(buf,addr,n);
 785         return n;
 786     }
 787
 788     /** The close syscall */
 789     private int sys_close(int fdn) {
 790         return closeFD(fdn) ? 0 : -EBADFD;
 791     }
 792
 793
 794     /** The seek syscall */
 795     private int sys_lseek(int fdn, int offset, int whence) throws ErrnoException {
 796         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 797         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 798         if(whence != SEEK_SET && whence !=  SEEK_CUR && whence !=  SEEK_END) return -EINVAL;
 799         int n = fds[fdn].seek(offset,whence);
 800         return n < 0 ? -ESPIPE : n;
 801     }
 802
 803     /** The stat/fstat syscall helper */
 804     int stat(FStat fs, int addr) throws FaultException {
 805         memWrite(addr+0,(fs.dev()<<16)|(fs.inode()&0xffff)); // st_dev (top 16), // st_ino (bottom 16)
 806         memWrite(addr+4,((fs.type()&0xf000))|(fs.mode()&0xfff)); // st_mode
 807         memWrite(addr+8,1<<16); // st_nlink (top 16) // st_uid (bottom 16)
 808         memWrite(addr+12,0); // st_gid (top 16) // st_rdev (bottom 16)
 809         memWrite(addr+16,fs.size()); // st_size
 810         memWrite(addr+20,fs.atime()); // st_atime
 811         // memWrite(addr+24,0) // st_spare1
 812         memWrite(addr+28,fs.mtime()); // st_mtime
 813         // memWrite(addr+32,0) // st_spare2
 814         memWrite(addr+36,fs.ctime()); // st_ctime
 815         // memWrite(addr+40,0) // st_spare3
 816         memWrite(addr+44,fs.blksize()); // st_bklsize;
 817         memWrite(addr+48,fs.blocks()); // st_blocks
 818         // memWrite(addr+52,0) // st_spare4[0]
 819         // memWrite(addr+56,0) // st_spare4[1]
 820         return 0;
 821     }
 822
 823     /** The fstat syscall */
 824     private int sys_fstat(int fdn, int addr) throws FaultException {
 825         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 826         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 827         return stat(fds[fdn].fstat(),addr);
 828     }
 829
 830     /*
 831     struct timeval {
 832     long tv_sec;
 833     long tv_usec;
 834     };
 835     */
 836     private int sys_gettimeofday(int timevalAddr, int timezoneAddr) throws FaultException {
 837         long now = System.currentTimeMillis();
 838         int tv_sec = (int)(now / 1000);
 839         int tv_usec = (int)((now%1000)*1000);
 840         memWrite(timevalAddr+0,tv_sec);
 841         memWrite(timevalAddr+4,tv_usec);
 842         return 0;
 843     }
 844
 845     private int sys_sleep(int sec) {
 846         if(sec < 0) sec = Integer.MAX_VALUE;
 847         try {
 848             Thread.sleep((long)sec*1000);
 849             return 0;
 850         } catch(InterruptedException e) {
 851             return -1;
 852         }
 853     }
 854
 855     /*
 856       #define _CLOCKS_PER_SEC_ 1000
 857       #define    _CLOCK_T_    unsigned long
 858     struct tms {
 859       clock_t   tms_utime;
 860       clock_t   tms_stime;
 861       clock_t   tms_cutime;
 862       clock_t   tms_cstime;
 863     };*/
 864
 865     private int sys_times(int tms) {
 866         long now = System.currentTimeMillis();
 867         int userTime = (int)((now - startTime)/16);
 868         int sysTime = (int)((now - startTime)/16);
 869
 870         try {
 871             if(tms!=0) {
 872                 memWrite(tms+0,userTime);
 873                 memWrite(tms+4,sysTime);
 874                 memWrite(tms+8,userTime);
 875                 memWrite(tms+12,sysTime);
 876             }
 877         } catch(FaultException e) {
 878             return -EFAULT;
 879         }
 880         return (int)now;
 881     }
 882
 883     private int sys_sysconf(int n) {
 884         switch(n) {
 885             case _SC_CLK_TCK: return 1000;
 886             case _SC_PAGESIZE: return  writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 887             case _SC_PHYS_PAGES: return writePages.length == 1 ? (1<<pageShift)/4096 : writePages.length;
 888             default:
 889                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Attempted to use unknown sysconf key: " + n);
 890                 return -EINVAL;
 891         }
 892     }
 893
 894     /** The sbrk syscall. This can also be used by subclasses to allocate memory.
 895         <i>incr</i> is how much to increase the break by */
 896     public final int sbrk(int incr) {
 897         if(incr < 0) return -ENOMEM;
 898         if(incr==0) return heapEnd;
 899         incr = (incr+3)&~3;
 900         int oldEnd = heapEnd;
 901         int newEnd = oldEnd + incr;
 902         if(newEnd >= stackBottom) return -ENOMEM;
 903
 904         if(writePages.length > 1) {
 905             int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 906             int pageWords = (1<<pageShift) >>> 2;
 907             int start = (oldEnd + pageMask) >>> pageShift;
 908             int end = (newEnd + pageMask) >>> pageShift;
 909             try {
 910                 for(int i=start;i<end;i++) readPages[i] = writePages[i] = new int[pageWords];
 911             } catch(OutOfMemoryError e) {
 912                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Caught OOM Exception in sbrk: " + e);
 913                 return -ENOMEM;
 914             }
 915         }
 916         heapEnd = newEnd;
 917         return oldEnd;
 918     }
 919
 920     /** The getpid syscall */
 921     private int sys_getpid() { return getPid(); }
 922     int getPid() { return 1; }
 923
 924     public static interface CallJavaCB { public int call(int a, int b, int c, int d); }
 925
 926     private int sys_calljava(int a, int b, int c, int d) {
 927         if(state != RUNNING) throw new IllegalStateException("wound up calling sys_calljava while not in RUNNING");
 928         if(callJavaCB != null) {
 929             state = CALLJAVA;
 930             int ret;
 931             try {
 932                 ret = callJavaCB.call(a,b,c,d);
 933             } catch(RuntimeException e) {
 934                 System.err.println("Error while executing callJavaCB");
 935                     e.printStackTrace();
 936                 ret = 0;
 937             }
 938             state = RUNNING;
 939             return ret;
 940         } else {
 941             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: calljava syscall invoked without a calljava callback set");
 942             return 0;
 943         }
 944     }
 945
 946     private int sys_pause() {
 947         state = PAUSED;
 948         return 0;
 949     }
 950
 951     private int sys_getpagesize() { return writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift); }
 952
 953     /** Hook for subclasses to do something when the process exits  */
 954     void _exited() {  }
 955
 956     private int sys_exit(int status) {
 957         exitStatus = status;
 958         for(int i=0;i<fds.length;i++) if(fds[i] != null) closeFD(i);
 959         state = EXITED;
 960         _exited();
 961         return 0;
 962     }
 963
 964     private int sys_fcntl(int fdn, int cmd, int arg) {
 965         int i;
 966
 967         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 968         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 969         FD fd = fds[fdn];
 970
 971         switch(cmd) {
 972             case F_DUPFD:
 973                 if(arg < 0 || arg >= OPEN_MAX) return -EINVAL;
 974                 for(i=arg;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i]==null) break;
 975                 if(i==OPEN_MAX) return -EMFILE;
 976                 fds[i] = fd.dup();
 977                 return 0;
 978             case F_GETFL:
 979                 return fd.flags();
 980             case F_SETFD:
 981                 closeOnExec[fdn] = arg != 0;
 982                 return 0;
 983             case F_GETFD:
 984                 return closeOnExec[fdn] ? 1 : 0;
 985             default:
 986                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Unknown fcntl command: " + cmd);
 987                 return -ENOSYS;
 988         }
 989     }
 990
 991     /** The syscall dispatcher.
 992         The should be called by subclasses when the syscall instruction is invoked.
 993         <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
 994         the contenst of A0, A1, A2, and A3. The call MAY change the state
 995         @see Runtime#state state */
 996     protected final int syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) {
 997         try {
 998             return _syscall(syscall,a,b,c,d);
 999         } catch(ErrnoException e) {
1000             return -e.errno;
1001         } catch(FaultException e) {
1002             return -EFAULT;
1003         } catch(RuntimeException e) {
1004             e.printStackTrace();
1005             throw new Error("Internal Error in _syscall()");
1006         }
1007     }
1008
1009     int _syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) throws ErrnoException, FaultException {
1010         switch(syscall) {
1011             case SYS_null: return 0;
1012             case SYS_exit: return sys_exit(a);
1013             case SYS_pause: return sys_pause();
1014             case SYS_write: return sys_write(a,b,c);
1015             case SYS_fstat: return sys_fstat(a,b);
1016             case SYS_sbrk: return sbrk(a);
1017             case SYS_open: return sys_open(a,b,c);
1018             case SYS_close: return sys_close(a);
1019             case SYS_read: return sys_read(a,b,c);
1020             case SYS_lseek: return sys_lseek(a,b,c);
1021             case SYS_getpid: return sys_getpid();
1022             case SYS_calljava: return sys_calljava(a,b,c,d);
1023             case SYS_gettimeofday: return sys_gettimeofday(a,b);
1024             case SYS_sleep: return sys_sleep(a);
1025             case SYS_times: return sys_times(a);
1026             case SYS_getpagesize: return sys_getpagesize();
1027             case SYS_fcntl: return sys_fcntl(a,b,c);
1028             case SYS_sysconf: return sys_sysconf(a);
1029
1030             case SYS_memcpy: memcpy(a,b,c); return a;
1031             case SYS_memset: memset(a,b,c); return a;
1032
1033             case SYS_kill:
1034             case SYS_fork:
1035             case SYS_pipe:
1036             case SYS_dup2:
1037             case SYS_waitpid:
1038             case SYS_stat:
1039             case SYS_mkdir:
1040             case SYS_getcwd:
1041             case SYS_chdir:
1042                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use a UnixRuntime syscall in Runtime (" + syscall + ")");
1043                 return -ENOSYS;
1044             default:
1045                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use unknown syscall: " + syscall);
1046                 return -ENOSYS;
1047         }
1048     }
1049
1050     public int xmalloc(int size) { int p=malloc(size); if(p==0) throw new RuntimeException("malloc() failed"); return p; }
1051     public int xrealloc(int addr,int newsize) { int p=realloc(addr,newsize); if(p==0) throw new RuntimeException("realloc() failed"); return p; }
1052     public int realloc(int addr, int newsize) { try { return call("realloc",addr,newsize); } catch(CallException e) { return 0; } }
1053     public int malloc(int size) { try { return call("malloc",size); } catch(CallException e) { return 0; } }
1054     public void free(int p) { try { if(p!=0) call("free",p); } catch(CallException e) { /*noop*/ } }
1055
1056     /** Helper function to create a cstring in main memory */
1057     public int strdup(String s) {
1058         byte[] a;
1059         if(s == null) s = "(null)";
1060         byte[] a2 = getBytes(s);
1061         a = new byte[a2.length+1];
1062         System.arraycopy(a2,0,a,0,a2.length);
1063         int addr = malloc(a.length);
1064         if(addr == 0) return 0;
1065         try {
1066             copyout(a,addr,a.length);
1067         } catch(FaultException e) {
1068             free(addr);
1069             return 0;
1070         }
1071         return addr;
1072     }
1073
1074     /** Helper function to read a cstring from main memory */
1075     public final String cstring(int addr) throws ReadFaultException {
1076         StringBuffer sb = new StringBuffer();
1077         for(;;) {
1078             int word = memRead(addr&~3);
1079             switch(addr&3) {
1080                 case 0: if(((word>>>24)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>24)&0xff)); addr++;
1081                 case 1: if(((word>>>16)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>16)&0xff)); addr++;
1082                 case 2: if(((word>>> 8)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 8)&0xff)); addr++;
1083                 case 3: if(((word>>> 0)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 0)&0xff)); addr++;
1084             }
1085         }
1086     }
1087
1088     /** File Descriptor class */
1089     public static abstract class FD {
1090         private int refCount = 1;
1091
1092         /** Read some bytes. Should return the number of bytes read, 0 on EOF, or throw an IOException on error */
1093         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1094         /** Write. Should return the number of bytes written or throw an IOException on error */
1095         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1096
1097         /** Seek in the filedescriptor. Whence is SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END. Should return -1 on error or the new position. */
1098         public int seek(int n, int whence)  throws ErrnoException  { return -1; }
1099
1100         public int getdents(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1101
1102         public int flags() { return O_RDONLY; }
1103
1104         /** Return a Seekable object representing this file descriptor (can be read only)
1105             This is required for exec() */
1106         Seekable seekable() { return null; }
1107
1108         private FStat cachedFStat = null;
1109         public final FStat fstat() {
1110             if(cachedFStat == null) cachedFStat = _fstat();
1111             return cachedFStat;
1112         }
1113
1114         protected abstract FStat _fstat();
1115
1116         /** Closes the fd */
1117         public final void close() { if(--refCount==0) _close(); }
1118         protected void _close() { /* noop*/ }
1119
1120         FD dup() { refCount++; return this; }
1121     }
1122
1123     /** FileDescriptor class for normal files */
1124     public abstract static class SeekableFD extends FD {
1125         private final int flags;
1126         private final Seekable data;
1127
1128         SeekableFD(Seekable data, int flags) { this.data = data; this.flags = flags; }
1129
1130         protected abstract FStat _fstat();
1131         public int flags() { return flags; }
1132
1133         Seekable seekable() { return data; }
1134
1135         public int seek(int n, int whence) throws ErrnoException {
1136             try {
1137                 switch(whence) {
1138                         case SEEK_SET: break;
1139                         case SEEK_CUR: n += data.pos(); break;
1140                         case SEEK_END: n += data.length(); break;
1141                         default: return -1;
1142                 }
1143                 data.seek(n);
1144                 return n;
1145             } catch(IOException e) {
1146                 throw new ErrnoException(ESPIPE);
1147             }
1148         }
1149
1150         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1151             if((flags&3) == RD_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1152             // NOTE: There is race condition here but we can't fix it in pure java
1153             if((flags&O_APPEND) != 0) seek(0,SEEK_END);
1154             try {
1155                 return data.write(a,off,length);
1156             } catch(IOException e) {
1157                 throw new ErrnoException(EIO);
1158             }
1159         }
1160
1161         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1162             if((flags&3) == WR_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1163             try {
1164                 int n = data.read(a,off,length);
1165                 return n < 0 ? 0 : n;
1166             } catch(IOException e) {
1167                 throw new ErrnoException(EIO);
1168             }
1169         }
1170
1171         protected void _close() { try { data.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1172     }
1173
1174     public static class OutputStreamFD extends FD {
1175         private OutputStream os;
1176         public int flags() { return O_WRONLY; }
1177         public OutputStreamFD(OutputStream os) { this.os = os; }
1178         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1179             try {
1180                 os.write(a,off,length);
1181                 return length;
1182             } catch(IOException e) {
1183                 throw new ErrnoException(EIO);
1184             }
1185         }
1186         public void _close() { try { os.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }  }
1187         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1188     }
1189
1190     public static class InputStreamFD extends FD {
1191         private InputStream is;
1192         public int flags() { return O_RDONLY; }
1193         public InputStreamFD(InputStream is) { this.is = is; }
1194         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1195             try {
1196                 int n = is.read(a,off,length);
1197                 return n < 0 ? 0 : n;
1198             } catch(IOException e) {
1199                 throw new ErrnoException(EIO);
1200             }
1201         }
1202         public void _close() { try { is.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1203         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1204     }
1205
1206     static class StdinFD extends InputStreamFD {
1207         public StdinFD(InputStream is) { super(is); }
1208         public void _close() { /* noop */ }
1209         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1210     }
1211
1212     static class StdoutFD extends OutputStreamFD {
1213         public StdoutFD(OutputStream os) { super(os); }
1214         public void _close() { /* noop */ }
1215         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1216     }
1217
1218     public static class FStat {
1219         public static final int S_IFIFO = 0010000;
1220         public static final int S_IFCHR = 0020000;
1221         public static final int S_IFDIR = 0040000;
1222         public static final int S_IFREG = 0100000;
1223
1224         public int dev() { return 1; }
1225         public int inode() { return hashCode() & 0x7fff; }
1226         public int mode() { return 0; }
1227         public int type() { return S_IFIFO; }
1228         public int nlink() { return 0; }
1229         public int uid() { return 0; }
1230         public int gid() { return 0; }
1231         public int size() { return 0; }
1232         public int atime() { return 0; }
1233         public int mtime() { return 0; }
1234         public int ctime() { return 0; }
1235         public int blksize() { return 512; }
1236         public int blocks() { return (size()+blksize()-1)/blksize(); }
1237     }
1238
1239     static class HostFStat extends FStat {
1240         private final File f;
1241         private final boolean executable;
1242         public HostFStat(File f) { this(f,false); }
1243         public HostFStat(File f, boolean executable) {
1244             this.f = f;
1245             this.executable = executable;
1246         }
1247         public int dev() { return 1; }
1248         public int inode() { return f.getName().hashCode() & 0xffff; }
1249         public int type() { return f.isDirectory() ? S_IFDIR : S_IFREG; }
1250         public int nlink() { return 1; }
1251         public int mode() {
1252             int mode = 0;
1253             boolean canread = f.canRead();
1254             if(canread && (executable || f.isDirectory())) mode |= 0111;
1255             if(canread) mode |= 0444;
1256             if(f.canWrite()) mode |= 0222;
1257             return mode;
1258         }
1259         public int size() { return (int) f.length(); }
1260         public int mtime() { return (int)(f.lastModified()/1000); }
1261     }
1262
1263     // Exceptions
1264     public static class ReadFaultException extends FaultException {
1265         public ReadFaultException(int addr) { super(addr); }
1266     }
1267     public static class WriteFaultException extends FaultException {
1268         public WriteFaultException(int addr) { super(addr); }
1269     }
1270     public static class FaultException extends ExecutionException {
1271         public final int addr;
1272         public final RuntimeException cause;
1273         public FaultException(int addr) { super("fault at: " + toHex(addr)); this.addr = addr; cause = null; }
1274         public FaultException(RuntimeException e) { super(e.toString()); addr = -1; cause = e; }
1275     }
1276     public static class ExecutionException extends Exception {
1277         private String message = "(null)";
1278         private String location = "(unknown)";
1279         public ExecutionException() { /* noop */ }
1280         public ExecutionException(String s) { if(s != null) message = s; }
1281         void setLocation(String s) { location = s == null ? "(unknown)" : s; }
1282         public final String getMessage() { return message + " at " + location; }
1283     }
1284     public static class CallException extends Exception {
1285         public CallException(String s) { super(s); }
1286     }
1287
1288     protected static class ErrnoException extends Exception {
1289         public int errno;
1290         public ErrnoException(int errno) { super("Errno: " + errno); this.errno = errno; }
1291     }
1292
1293     // CPU State
1294     protected static class CPUState {
1295         public CPUState() { /* noop */ }
1296         /* GPRs */
1297         public int[] r = new int[32];
1298         /* Floating point regs */
1299         public int[] f = new int[32];
1300         public int hi, lo;
1301         public int fcsr;
1302         public int pc;
1303
1304         public CPUState dup() {
1305                 CPUState c = new CPUState();
1306             c.hi = hi;
1307             c.lo = lo;
1308             c.fcsr = fcsr;
1309             c.pc = pc;
1310             for(int i=0;i<32;i++) {
1311                     c.r[i] = r[i];
1312                 c.f[i] = f[i];
1313             }
1314             return c;
1315         }
1316     }
1317
1318     public static class SecurityManager {
1319         public boolean allowRead(File f) { return true; }
1320         public boolean allowWrite(File f) { return true; }
1321         public boolean allowStat(File f) { return true; }
1322     }
1323
1324     // Null pointer check helper function
1325     protected final void nullPointerCheck(int addr) throws ExecutionException {
1326         if(addr < 65536)
1327             throw new ExecutionException("Attempted to dereference a null pointer " + toHex(addr));
1328     }
1329
1330     // Utility functions
1331     byte[] byteBuf(int size) {
1332         if(_byteBuf==null) _byteBuf = new byte[size];
1333         else if(_byteBuf.length < size)
1334             _byteBuf = new byte[min(max(_byteBuf.length*2,size),MAX_CHUNK)];
1335         return _byteBuf;
1336     }
1337
1338     static String getSystemProperty(String key) {
1339         try {
1340             return System.getProperty(key);
1341         } catch(SecurityException e) {
1342             return null;
1343         }
1344     }
1345
1346     /** Decode a packed string */
1347     protected static final int[] decodeData(String s, int words) {
1348         if(s.length() % 8 != 0) throw new IllegalArgumentException("string length must be a multiple of 8");
1349         if((s.length() / 8) * 7 < words*4) throw new IllegalArgumentException("string isn't big enough");
1350         int[] buf = new int[words];
1351         int prev = 0, left=0;
1352         for(int i=0,n=0;n<words;i+=8) {
1353             long l = 0;
1354             for(int j=0;j<8;j++) { l <<= 7; l |= s.charAt(i+j) & 0x7f; }
1355             if(left > 0) buf[n++] = prev | (int)(l>>>(56-left));
1356             if(n < words) buf[n++] = (int) (l >>> (24-left));
1357             left = (left + 8) & 0x1f;
1358             prev = (int)(l << left);
1359         }
1360         return buf;
1361     }
1362
1363     static byte[] getBytes(String s) {
1364         try {
1365             return s.getBytes("ISO-8859-1");
1366         } catch(UnsupportedEncodingException e) {
1367             return null; // should never happen
1368         }
1369     }
1370
1371     final static String toHex(int n) { return "0x" + Long.toString(n & 0xffffffffL, 16); }
1372     final static int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
1373     final static int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
1374 }