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