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) & ~(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         CPUState cpuState = new CPUState();
 551         cpuState.r[A0] = argsAddr;
 552         cpuState.r[A1] = envAddr;
 553         cpuState.r[SP] = sp;
 554         cpuState.r[RA] = 0xdeadbeef;
 555         cpuState.r[GP] = gp();
 556         cpuState.pc = entryPoint();
 557         setCPUState(cpuState);
 558
 559         state = PAUSED;
 560
 561         _started();
 562     }
 563
 564     /** Hook for subclasses to do their own startup */
 565     void _started() {  }
 566
 567     public final int call(String sym, Object[] args) throws CallException, FaultException {
 568         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 569         if(args.length > 7) throw new IllegalArgumentException("args.length > 7");
 570         CPUState state = new CPUState();
 571         getCPUState(state);
 572
 573         int sp = state.r[SP];
 574         int[] ia = new int[args.length];
 575         for(int i=0;i<args.length;i++) {
 576             Object o = args[i];
 577             byte[] buf = null;
 578             if(o instanceof String) {
 579                 buf = getBytes((String)o);
 580             } else if(o instanceof byte[]) {
 581                 buf = (byte[]) o;
 582             } else if(o instanceof Number) {
 583                 ia[i] = ((Number)o).intValue();
 584             }
 585             if(buf != null) {
 586                 sp -= buf.length;
 587                 copyout(buf,sp,buf.length);
 588                 ia[i] = sp;
 589             }
 590         }
 591         int oldSP = state.r[SP];
 592         if(oldSP == sp) return call(sym,ia);
 593
 594         state.r[SP] = sp;
 595         setCPUState(state);
 596         int ret = call(sym,ia);
 597         state.r[SP] = oldSP;
 598         setCPUState(state);
 599         return ret;
 600     }
 601
 602     public final int call(String sym) throws CallException { return call(sym,new int[]{}); }
 603     public final int call(String sym, int a0) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0}); }
 604     public final int call(String sym, int a0, int a1) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0,a1}); }
 605
 606     /** Calls a function in the process with the given arguments */
 607     public final int call(String sym, int[] args) throws CallException {
 608         int func = lookupSymbol(sym);
 609         if(func == -1) throw new CallException(sym + " not found");
 610         int helper = lookupSymbol("_call_helper");
 611         if(helper == -1) throw new CallException("_call_helper not found");
 612         return call(helper,func,args);
 613     }
 614
 615     /** Executes the code at <i>addr</i> in the process setting A0-A3 and S0-S3 to the given arguments
 616         and returns the contents of V1 when the the pause syscall is invoked */
 617     //public final int call(int addr, int a0, int a1, int a2, int a3, int s0, int s1, int s2, int s3) {
 618     public final int call(int addr, int a0, int[] rest) throws CallException {
 619         if(rest.length > 7) throw new IllegalArgumentException("rest.length > 7");
 620         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 621         int oldState = state;
 622         CPUState saved = new CPUState();
 623         getCPUState(saved);
 624         CPUState cpustate = saved.dup();
 625
 626         cpustate.r[SP] = cpustate.r[SP]&~15;
 627         cpustate.r[RA] = 0xdeadbeef;
 628         cpustate.r[A0] = a0;
 629         switch(rest.length) {
 630             case 7: cpustate.r[S3] = rest[6];
 631             case 6: cpustate.r[S2] = rest[5];
 632             case 5: cpustate.r[S1] = rest[4];
 633             case 4: cpustate.r[S0] = rest[3];
 634             case 3: cpustate.r[A3] = rest[2];
 635             case 2: cpustate.r[A2] = rest[1];
 636             case 1: cpustate.r[A1] = rest[0];
 637         }
 638         cpustate.pc = addr;
 639
 640         state = RUNNING;
 641
 642         setCPUState(cpustate);
 643         __execute();
 644         getCPUState(cpustate);
 645         setCPUState(saved);
 646
 647         if(state != PAUSED) throw new CallException("Process exit()ed while servicing a call() request");
 648         state = oldState;
 649
 650         return cpustate.r[V1];
 651     }
 652
 653     /** Allocated an entry in the FileDescriptor table for <i>fd</i> and returns the number.
 654         Returns -1 if the table is full. This can be used by subclasses to use custom file
 655         descriptors */
 656     public final int addFD(FD fd) {
 657         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("addFD called in inappropriate state");
 658         int i;
 659         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 660         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 661         fds[i] = fd;
 662         closeOnExec[i] = false;
 663         return i;
 664     }
 665
 666     /** Closes file descriptor <i>fdn</i> and removes it from the file descriptor table */
 667     public final boolean closeFD(int fdn) {
 668         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("closeFD called in inappropriate state");
 669         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return false;
 670         if(fds[fdn] == null) return false;
 671         fds[fdn].close();
 672         fds[fdn] = null;
 673         return true;
 674     }
 675
 676     /** Duplicates the file descriptor <i>fdn</i> and returns the new fs */
 677     public final int dupFD(int fdn) {
 678         int i;
 679         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -1;
 680         if(fds[fdn] == null) return -1;
 681         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 682         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 683         fds[i] = fds[fdn].dup();
 684         return i;
 685     }
 686
 687     public static final int RD_ONLY = 0;
 688     public static final int WR_ONLY = 1;
 689     public static final int RDWR = 2;
 690
 691     public static final int O_CREAT = 0x0200;
 692     public static final int O_EXCL = 0x0800;
 693     public static final int O_APPEND = 0x0008;
 694     public static final int O_TRUNC = 0x0400;
 695     public static final int O_NONBLOCK = 0x4000;
 696     public static final int O_NOCTTY = 0x8000;
 697
 698
 699     FD hostFSOpen(final File f, int flags, int mode, final Object data) throws ErrnoException {
 700         if((flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)) != 0) {
 701             if(STDERR_DIAG)
 702                 System.err.println("WARNING: Unsupported flags passed to open(\"" + f + "\"): " + toHex(flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)));
 703
 704             throw new ErrnoException(ENOTSUP);
 705         }
 706         boolean write = (flags&3) != RD_ONLY;
 707
 708         if(sm != null && !(write ? sm.allowWrite(f) : sm.allowRead(f))) throw new ErrnoException(EACCES);
 709
 710         if((flags & (O_EXCL|O_CREAT)) == (O_EXCL|O_CREAT)) {
 711             try {
 712                 // NOTE: createNewFile is a Java2 function
 713                 if(!f.createNewFile()) throw new ErrnoException(EEXIST);
 714             } catch(IOException e) {
 715                 throw new ErrnoException(EIO);
 716             }
 717         } else if(!f.exists()) {
 718             if((flags&O_CREAT)==0) return null;
 719         } else if(f.isDirectory()) {
 720             return hostFSDirFD(f,data);
 721         }
 722
 723         final Seekable.File sf;
 724         try {
 725             sf = new Seekable.File(f,write);
 726         } catch(FileNotFoundException e) {
 727             if(e.getMessage() != null && e.getMessage().indexOf("Permission denied") >= 0) throw new ErrnoException(EACCES);
 728             return null;
 729         } catch(IOException e) { throw new ErrnoException(EIO); }
 730
 731         return new SeekableFD(sf,flags) { protected FStat _fstat() { return hostFStat(f,data); } };
 732     }
 733
 734     FStat hostFStat(File f, Object data) { return new HostFStat(f); }
 735
 736     FD hostFSDirFD(File f, Object data) { return null; }
 737
 738     FD _open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 739         return hostFSOpen(new File(path),flags,mode,null);
 740     }
 741
 742     /** The open syscall */
 743     private int sys_open(int addr, int flags, int mode) throws ErrnoException, FaultException {
 744         flags &= ~O_NOCTTY; // this is meaningless under nestedvm
 745         FD fd = _open(cstring(addr),flags,mode);
 746         if(fd == null) return -ENOENT;
 747         int fdn = addFD(fd);
 748         if(fdn == -1) { fd.close(); return -ENFILE; }
 749         return fdn;
 750     }
 751
 752     /** The write syscall */
 753
 754     private int sys_write(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 755         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 756         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 757         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 758         byte[] buf = byteBuf(count);
 759         copyin(addr,buf,count);
 760         try {
 761             return fds[fdn].write(buf,0,count);
 762         } catch(ErrnoException e) {
 763             if(e.errno == EPIPE) sys_exit(128+13);
 764             throw e;
 765         }
 766     }
 767
 768     /** The read syscall */
 769     private int sys_read(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 770         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 771         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 772         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 773         byte[] buf = byteBuf(count);
 774         int n = fds[fdn].read(buf,0,count);
 775         copyout(buf,addr,n);
 776         return n;
 777     }
 778
 779     /** The close syscall */
 780     private int sys_close(int fdn) {
 781         return closeFD(fdn) ? 0 : -EBADFD;
 782     }
 783
 784
 785     /** The seek syscall */
 786     private int sys_lseek(int fdn, int offset, int whence) throws ErrnoException {
 787         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 788         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 789         if(whence != SEEK_SET && whence !=  SEEK_CUR && whence !=  SEEK_END) return -EINVAL;
 790         int n = fds[fdn].seek(offset,whence);
 791         return n < 0 ? -ESPIPE : n;
 792     }
 793
 794     /** The stat/fstat syscall helper */
 795     int stat(FStat fs, int addr) throws FaultException {
 796         memWrite(addr+0,(fs.dev()<<16)|(fs.inode()&0xffff)); // st_dev (top 16), // st_ino (bottom 16)
 797         memWrite(addr+4,((fs.type()&0xf000))|(fs.mode()&0xfff)); // st_mode
 798         memWrite(addr+8,1<<16); // st_nlink (top 16) // st_uid (bottom 16)
 799         memWrite(addr+12,0); // st_gid (top 16) // st_rdev (bottom 16)
 800         memWrite(addr+16,fs.size()); // st_size
 801         memWrite(addr+20,fs.atime()); // st_atime
 802         // memWrite(addr+24,0) // st_spare1
 803         memWrite(addr+28,fs.mtime()); // st_mtime
 804         // memWrite(addr+32,0) // st_spare2
 805         memWrite(addr+36,fs.ctime()); // st_ctime
 806         // memWrite(addr+40,0) // st_spare3
 807         memWrite(addr+44,fs.blksize()); // st_bklsize;
 808         memWrite(addr+48,fs.blocks()); // st_blocks
 809         // memWrite(addr+52,0) // st_spare4[0]
 810         // memWrite(addr+56,0) // st_spare4[1]
 811         return 0;
 812     }
 813
 814     /** The fstat syscall */
 815     private int sys_fstat(int fdn, int addr) throws FaultException {
 816         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 817         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 818         return stat(fds[fdn].fstat(),addr);
 819     }
 820
 821     /*
 822     struct timeval {
 823     long tv_sec;
 824     long tv_usec;
 825     };
 826     */
 827     private int sys_gettimeofday(int timevalAddr, int timezoneAddr) throws FaultException {
 828         long now = System.currentTimeMillis();
 829         int tv_sec = (int)(now / 1000);
 830         int tv_usec = (int)((now%1000)*1000);
 831         memWrite(timevalAddr+0,tv_sec);
 832         memWrite(timevalAddr+4,tv_usec);
 833         return 0;
 834     }
 835
 836     private int sys_sleep(int sec) {
 837         if(sec < 0) sec = Integer.MAX_VALUE;
 838         try {
 839             Thread.sleep((long)sec*1000);
 840             return 0;
 841         } catch(InterruptedException e) {
 842             return -1;
 843         }
 844     }
 845
 846     /*
 847       #define _CLOCKS_PER_SEC_ 1000
 848       #define    _CLOCK_T_    unsigned long
 849     struct tms {
 850       clock_t   tms_utime;
 851       clock_t   tms_stime;
 852       clock_t   tms_cutime;
 853       clock_t   tms_cstime;
 854     };*/
 855
 856     private int sys_times(int tms) {
 857         long now = System.currentTimeMillis();
 858         int userTime = (int)((now - startTime)/16);
 859         int sysTime = (int)((now - startTime)/16);
 860
 861         try {
 862             if(tms!=0) {
 863                 memWrite(tms+0,userTime);
 864                 memWrite(tms+4,sysTime);
 865                 memWrite(tms+8,userTime);
 866                 memWrite(tms+12,sysTime);
 867             }
 868         } catch(FaultException e) {
 869             return -EFAULT;
 870         }
 871         return (int)now;
 872     }
 873
 874     private int sys_sysconf(int n) {
 875         switch(n) {
 876             case _SC_CLK_TCK: return 1000;
 877             case _SC_PAGESIZE: return  writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 878             case _SC_PHYS_PAGES: return writePages.length == 1 ? (1<<pageShift)/4096 : writePages.length;
 879             default:
 880                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Attempted to use unknown sysconf key: " + n);
 881                 return -EINVAL;
 882         }
 883     }
 884
 885     /** The sbrk syscall. This can also be used by subclasses to allocate memory.
 886         <i>incr</i> is how much to increase the break by */
 887     public final int sbrk(int incr) {
 888         if(incr < 0) return -ENOMEM;
 889         if(incr==0) return heapEnd;
 890         incr = (incr+3)&~3;
 891         int oldEnd = heapEnd;
 892         int newEnd = oldEnd + incr;
 893         if(newEnd >= stackBottom) return -ENOMEM;
 894
 895         if(writePages.length > 1) {
 896             int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 897             int pageWords = (1<<pageShift) >>> 2;
 898             int start = (oldEnd + pageMask) >>> pageShift;
 899             int end = (newEnd + pageMask) >>> pageShift;
 900             try {
 901                 for(int i=start;i<end;i++) readPages[i] = writePages[i] = new int[pageWords];
 902             } catch(OutOfMemoryError e) {
 903                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Caught OOM Exception in sbrk: " + e);
 904                 return -ENOMEM;
 905             }
 906         }
 907         heapEnd = newEnd;
 908         return oldEnd;
 909     }
 910
 911     /** The getpid syscall */
 912     private int sys_getpid() { return getPid(); }
 913     int getPid() { return 1; }
 914
 915     public static interface CallJavaCB { public int call(int a, int b, int c, int d); }
 916
 917     private int sys_calljava(int a, int b, int c, int d) {
 918         if(state != RUNNING) throw new IllegalStateException("wound up calling sys_calljava while not in RUNNING");
 919         if(callJavaCB != null) {
 920             state = CALLJAVA;
 921             int ret;
 922             try {
 923                 ret = callJavaCB.call(a,b,c,d);
 924             } catch(RuntimeException e) {
 925                 System.err.println("Error while executing callJavaCB");
 926                     e.printStackTrace();
 927                 ret = 0;
 928             }
 929             state = RUNNING;
 930             return ret;
 931         } else {
 932             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: calljava syscall invoked without a calljava callback set");
 933             return 0;
 934         }
 935     }
 936
 937     private int sys_pause() {
 938         state = PAUSED;
 939         return 0;
 940     }
 941
 942     private int sys_getpagesize() { return writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift); }
 943
 944     /** Hook for subclasses to do something when the process exits  */
 945     void _exited() {  }
 946
 947     private int sys_exit(int status) {
 948         exitStatus = status;
 949         for(int i=0;i<fds.length;i++) if(fds[i] != null) closeFD(i);
 950         state = EXITED;
 951         _exited();
 952         return 0;
 953     }
 954
 955     private int sys_fcntl(int fdn, int cmd, int arg) {
 956         int i;
 957
 958         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 959         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 960         FD fd = fds[fdn];
 961
 962         switch(cmd) {
 963             case F_DUPFD:
 964                 if(arg < 0 || arg >= OPEN_MAX) return -EINVAL;
 965                 for(i=arg;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i]==null) break;
 966                 if(i==OPEN_MAX) return -EMFILE;
 967                 fds[i] = fd.dup();
 968                 return 0;
 969             case F_GETFL:
 970                 return fd.flags();
 971             case F_SETFD:
 972                 closeOnExec[fdn] = arg != 0;
 973                 return 0;
 974             case F_GETFD:
 975                 return closeOnExec[fdn] ? 1 : 0;
 976             default:
 977                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Unknown fcntl command: " + cmd);
 978                 return -ENOSYS;
 979         }
 980     }
 981
 982     /** The syscall dispatcher.
 983         The should be called by subclasses when the syscall instruction is invoked.
 984         <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
 985         the contenst of A0, A1, A2, and A3. The call MAY change the state
 986         @see Runtime#state state */
 987     protected final int syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) {
 988         try {
 989             return _syscall(syscall,a,b,c,d);
 990         } catch(ErrnoException e) {
 991             return -e.errno;
 992         } catch(FaultException e) {
 993             return -EFAULT;
 994         } catch(RuntimeException e) {
 995             e.printStackTrace();
 996             throw new Error("Internal Error in _syscall()");
 997         }
 998     }
 999
1000     int _syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) throws ErrnoException, FaultException {
1001         switch(syscall) {
1002             case SYS_null: return 0;
1003             case SYS_exit: return sys_exit(a);
1004             case SYS_pause: return sys_pause();
1005             case SYS_write: return sys_write(a,b,c);
1006             case SYS_fstat: return sys_fstat(a,b);
1007             case SYS_sbrk: return sbrk(a);
1008             case SYS_open: return sys_open(a,b,c);
1009             case SYS_close: return sys_close(a);
1010             case SYS_read: return sys_read(a,b,c);
1011             case SYS_lseek: return sys_lseek(a,b,c);
1012             case SYS_getpid: return sys_getpid();
1013             case SYS_calljava: return sys_calljava(a,b,c,d);
1014             case SYS_gettimeofday: return sys_gettimeofday(a,b);
1015             case SYS_sleep: return sys_sleep(a);
1016             case SYS_times: return sys_times(a);
1017             case SYS_getpagesize: return sys_getpagesize();
1018             case SYS_fcntl: return sys_fcntl(a,b,c);
1019             case SYS_sysconf: return sys_sysconf(a);
1020
1021             case SYS_memcpy: memcpy(a,b,c); return a;
1022             case SYS_memset: memset(a,b,c); return a;
1023
1024             case SYS_kill:
1025             case SYS_fork:
1026             case SYS_pipe:
1027             case SYS_dup2:
1028             case SYS_waitpid:
1029             case SYS_stat:
1030             case SYS_mkdir:
1031             case SYS_getcwd:
1032             case SYS_chdir:
1033                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use a UnixRuntime syscall in Runtime (" + syscall + ")");
1034                 return -ENOSYS;
1035             default:
1036                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use unknown syscall: " + syscall);
1037                 return -ENOSYS;
1038         }
1039     }
1040
1041     public int xmalloc(int size) { int p=malloc(size); if(p==0) throw new RuntimeException("malloc() failed"); return p; }
1042     public int xrealloc(int addr,int newsize) { int p=realloc(addr,newsize); if(p==0) throw new RuntimeException("realloc() failed"); return p; }
1043     public int realloc(int addr, int newsize) { try { return call("realloc",addr,newsize); } catch(CallException e) { return 0; } }
1044     public int malloc(int size) { try { return call("malloc",size); } catch(CallException e) { return 0; } }
1045     public void free(int p) { try { if(p!=0) call("free",p); } catch(CallException e) { /*noop*/ } }
1046
1047     /** Helper function to create a cstring in main memory */
1048     public int strdup(String s) {
1049         byte[] a;
1050         if(s == null) s = "(null)";
1051         byte[] a2 = getBytes(s);
1052         a = new byte[a2.length+1];
1053         System.arraycopy(a2,0,a,0,a2.length);
1054         int addr = malloc(a.length);
1055         if(addr == 0) return 0;
1056         try {
1057             copyout(a,addr,a.length);
1058         } catch(FaultException e) {
1059             free(addr);
1060             return 0;
1061         }
1062         return addr;
1063     }
1064
1065     /** Helper function to read a cstring from main memory */
1066     public final String cstring(int addr) throws ReadFaultException {
1067         StringBuffer sb = new StringBuffer();
1068         for(;;) {
1069             int word = memRead(addr&~3);
1070             switch(addr&3) {
1071                 case 0: if(((word>>>24)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>24)&0xff)); addr++;
1072                 case 1: if(((word>>>16)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>16)&0xff)); addr++;
1073                 case 2: if(((word>>> 8)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 8)&0xff)); addr++;
1074                 case 3: if(((word>>> 0)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 0)&0xff)); addr++;
1075             }
1076         }
1077     }
1078
1079     /** File Descriptor class */
1080     public static abstract class FD {
1081         private int refCount = 1;
1082
1083         /** Read some bytes. Should return the number of bytes read, 0 on EOF, or throw an IOException on error */
1084         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1085         /** Write. Should return the number of bytes written or throw an IOException on error */
1086         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1087
1088         /** Seek in the filedescriptor. Whence is SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END. Should return -1 on error or the new position. */
1089         public int seek(int n, int whence)  throws ErrnoException  { return -1; }
1090
1091         public int getdents(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1092
1093         public int flags() { return O_RDONLY; }
1094
1095         /** Return a Seekable object representing this file descriptor (can be read only)
1096             This is required for exec() */
1097         Seekable seekable() { return null; }
1098
1099         private FStat cachedFStat = null;
1100         public final FStat fstat() {
1101             if(cachedFStat == null) cachedFStat = _fstat();
1102             return cachedFStat;
1103         }
1104
1105         protected abstract FStat _fstat();
1106
1107         /** Closes the fd */
1108         public final void close() { if(--refCount==0) _close(); }
1109         protected void _close() { /* noop*/ }
1110
1111         FD dup() { refCount++; return this; }
1112     }
1113
1114     /** FileDescriptor class for normal files */
1115     public abstract static class SeekableFD extends FD {
1116         private final int flags;
1117         private final Seekable data;
1118
1119         SeekableFD(Seekable data, int flags) { this.data = data; this.flags = flags; }
1120
1121         protected abstract FStat _fstat();
1122         public int flags() { return flags; }
1123
1124         Seekable seekable() { return data; }
1125
1126         public int seek(int n, int whence) throws ErrnoException {
1127             try {
1128                 switch(whence) {
1129                         case SEEK_SET: break;
1130                         case SEEK_CUR: n += data.pos(); break;
1131                         case SEEK_END: n += data.length(); break;
1132                         default: return -1;
1133                 }
1134                 data.seek(n);
1135                 return n;
1136             } catch(IOException e) {
1137                 throw new ErrnoException(ESPIPE);
1138             }
1139         }
1140
1141         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1142             if((flags&3) == RD_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1143             // NOTE: There is race condition here but we can't fix it in pure java
1144             if((flags&O_APPEND) != 0) seek(0,SEEK_END);
1145             try {
1146                 return data.write(a,off,length);
1147             } catch(IOException e) {
1148                 throw new ErrnoException(EIO);
1149             }
1150         }
1151
1152         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1153             if((flags&3) == WR_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1154             try {
1155                 int n = data.read(a,off,length);
1156                 return n < 0 ? 0 : n;
1157             } catch(IOException e) {
1158                 throw new ErrnoException(EIO);
1159             }
1160         }
1161
1162         protected void _close() { try { data.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1163     }
1164
1165     public static class OutputStreamFD extends FD {
1166         private OutputStream os;
1167         public int flags() { return O_WRONLY; }
1168         public OutputStreamFD(OutputStream os) { this.os = os; }
1169         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1170             try {
1171                 os.write(a,off,length);
1172                 return length;
1173             } catch(IOException e) {
1174                 throw new ErrnoException(EIO);
1175             }
1176         }
1177         public void _close() { try { os.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }  }
1178         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1179     }
1180
1181     public static class InputStreamFD extends FD {
1182         private InputStream is;
1183         public int flags() { return O_RDONLY; }
1184         public InputStreamFD(InputStream is) { this.is = is; }
1185         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1186             try {
1187                 int n = is.read(a,off,length);
1188                 return n < 0 ? 0 : n;
1189             } catch(IOException e) {
1190                 throw new ErrnoException(EIO);
1191             }
1192         }
1193         public void _close() { try { is.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1194         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1195     }
1196
1197     static class StdinFD extends InputStreamFD {
1198         public StdinFD(InputStream is) { super(is); }
1199         public void _close() { /* noop */ }
1200         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1201     }
1202
1203     static class StdoutFD extends OutputStreamFD {
1204         public StdoutFD(OutputStream os) { super(os); }
1205         public void _close() { /* noop */ }
1206         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1207     }
1208
1209     public static class FStat {
1210         public static final int S_IFIFO = 0010000;
1211         public static final int S_IFCHR = 0020000;
1212         public static final int S_IFDIR = 0040000;
1213         public static final int S_IFREG = 0100000;
1214
1215         public int dev() { return 1; }
1216         public int inode() { return hashCode() & 0x7fff; }
1217         public int mode() { return 0; }
1218         public int type() { return S_IFIFO; }
1219         public int nlink() { return 0; }
1220         public int uid() { return 0; }
1221         public int gid() { return 0; }
1222         public int size() { return 0; }
1223         public int atime() { return 0; }
1224         public int mtime() { return 0; }
1225         public int ctime() { return 0; }
1226         public int blksize() { return 512; }
1227         public int blocks() { return (size()+blksize()-1)/blksize(); }
1228     }
1229
1230     static class HostFStat extends FStat {
1231         private final File f;
1232         private final boolean executable;
1233         public HostFStat(File f) { this(f,false); }
1234         public HostFStat(File f, boolean executable) {
1235             this.f = f;
1236             this.executable = executable;
1237         }
1238         public int dev() { return 1; }
1239         public int inode() { return f.getName().hashCode() & 0xffff; }
1240         public int type() { return f.isDirectory() ? S_IFDIR : S_IFREG; }
1241         public int nlink() { return 1; }
1242         public int mode() {
1243             int mode = 0;
1244             boolean canread = f.canRead();
1245             if(canread && (executable || f.isDirectory())) mode |= 0111;
1246             if(canread) mode |= 0444;
1247             if(f.canWrite()) mode |= 0222;
1248             return mode;
1249         }
1250         public int size() { return (int) f.length(); }
1251         public int mtime() { return (int)(f.lastModified()/1000); }
1252     }
1253
1254     // Exceptions
1255     public static class ReadFaultException extends FaultException {
1256         public ReadFaultException(int addr) { super(addr); }
1257     }
1258     public static class WriteFaultException extends FaultException {
1259         public WriteFaultException(int addr) { super(addr); }
1260     }
1261     public static class FaultException extends ExecutionException {
1262         public final int addr;
1263         public final RuntimeException cause;
1264         public FaultException(int addr) { super("fault at: " + toHex(addr)); this.addr = addr; cause = null; }
1265         public FaultException(RuntimeException e) { super(e.toString()); addr = -1; cause = e; }
1266     }
1267     public static class ExecutionException extends Exception {
1268         private String message = "(null)";
1269         private String location = "(unknown)";
1270         public ExecutionException() { /* noop */ }
1271         public ExecutionException(String s) { if(s != null) message = s; }
1272         void setLocation(String s) { location = s == null ? "(unknown)" : s; }
1273         public final String getMessage() { return message + " at " + location; }
1274     }
1275     public static class CallException extends Exception {
1276         public CallException(String s) { super(s); }
1277     }
1278
1279     protected static class ErrnoException extends Exception {
1280         public int errno;
1281         public ErrnoException(int errno) { super("Errno: " + errno); this.errno = errno; }
1282     }
1283
1284     // CPU State
1285     protected static class CPUState {
1286         public CPUState() { /* noop */ }
1287         /* GPRs */
1288         public int[] r = new int[32];
1289         /* Floating point regs */
1290         public int[] f = new int[32];
1291         public int hi, lo;
1292         public int fcsr;
1293         public int pc;
1294
1295         public CPUState dup() {
1296                 CPUState c = new CPUState();
1297             c.hi = hi;
1298             c.lo = lo;
1299             c.fcsr = fcsr;
1300             c.pc = pc;
1301             for(int i=0;i<32;i++) {
1302                     c.r[i] = r[i];
1303                 c.f[i] = f[i];
1304             }
1305             return c;
1306         }
1307     }
1308
1309     public static class SecurityManager {
1310         public boolean allowRead(File f) { return true; }
1311         public boolean allowWrite(File f) { return true; }
1312         public boolean allowStat(File f) { return true; }
1313     }
1314
1315     // Null pointer check helper function
1316     protected final void nullPointerCheck(int addr) throws ExecutionException {
1317         if(addr < 65536)
1318             throw new ExecutionException("Attempted to dereference a null pointer " + toHex(addr));
1319     }
1320
1321     // Utility functions
1322     byte[] byteBuf(int size) {
1323         if(_byteBuf==null) _byteBuf = new byte[size];
1324         else if(_byteBuf.length < size)
1325             _byteBuf = new byte[min(max(_byteBuf.length*2,size),MAX_CHUNK)];
1326         return _byteBuf;
1327     }
1328
1329     static String getSystemProperty(String key) {
1330         try {
1331             return System.getProperty(key);
1332         } catch(SecurityException e) {
1333             return null;
1334         }
1335     }
1336
1337     /** Decode a packed string */
1338     protected static final int[] decodeData(String s, int words) {
1339         if(s.length() % 8 != 0) throw new IllegalArgumentException("string length must be a multiple of 8");
1340         if((s.length() / 8) * 7 < words*4) throw new IllegalArgumentException("string isn't big enough");
1341         int[] buf = new int[words];
1342         int prev = 0, left=0;
1343         for(int i=0,n=0;n<words;i+=8) {
1344             long l = 0;
1345             for(int j=0;j<8;j++) { l <<= 7; l |= s.charAt(i+j) & 0x7f; }
1346             if(left > 0) buf[n++] = prev | (int)(l>>>(56-left));
1347             if(n < words) buf[n++] = (int) (l >>> (24-left));
1348             left = (left + 8) & 0x1f;
1349             prev = (int)(l << left);
1350         }
1351         return buf;
1352     }
1353
1354     static byte[] getBytes(String s) {
1355         try {
1356             return s.getBytes("ISO-8859-1");
1357         } catch(UnsupportedEncodingException e) {
1358             return null; // should never happen
1359         }
1360     }
1361
1362     final static String toHex(int n) { return "0x" + Long.toString(n & 0xffffffffL, 16); }
1363     final static int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
1364     final static int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
1365 }