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