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     /** Number of bits to shift to get the page number (1<<<pageShift == pageSize) */
  13     protected final int pageShift;
  14     /** Bottom of region of memory allocated to the stack */
  15     private final int stackBottom;
  16
  17     /** Readable main memory pages */
  18     protected int[][] readPages;
  19     /** Writable main memory pages.
  20         If the page is writable writePages[x] == readPages[x]; if not writePages[x] == null. */
  21     protected int[][] writePages;
  22
  23     /** The address of the end of the heap */
  24     private int heapEnd;
  25
  26     /** Number of guard pages to keep between the stack and the heap */
  27     private static final int STACK_GUARD_PAGES = 4;
  28
  29     /** The last address the executable uses (other than the heap/stack) */
  30     protected abstract int heapStart();
  31
  32     /** The program's entry point */
  33     protected abstract int entryPoint();
  34
  35     /** The location of the _user_info block (or 0 is there is none) */
  36     protected int userInfoBase() { return 0; }
  37     protected int userInfoSize() { return 0; }
  38
  39     /** The location of the global pointer */
  40     protected abstract int gp();
  41
  42     /** When the process started */
  43     private long startTime;
  44
  45     /**  Text/Data loaded in memory  */
  46     public final static int STOPPED = 0;
  47     /** Program is executing instructions */
  48     public final static int RUNNING = 1;
  49     /** Prgram has been started but is paused */
  50     public final static int PAUSED = 2;
  51     /** Program is executing a callJava() method */
  52     public final static int CALLJAVA = 3;
  53     /** Program has exited (it cannot currently be restarted) */
  54     public final static int EXITED = 4;
  55     /** Program has executed a successful exec(), a new Runtime needs to be run (used by UnixRuntime) */
  56     public final static int EXECED = 5;
  57
  58     /** The current state */
  59     protected int state = STOPPED;
  60     /** @see Runtime#state state */
  61     public final int getState() { return state; }
  62
  63     /** The exit status if the process (only valid if state==DONE)
  64         @see Runtime#state */
  65     private int exitStatus;
  66     public ExecutionException exitException;
  67
  68     /** Table containing all open file descriptors. (Entries are null if the fd is not in use */
  69     FD[] fds = new FD[OPEN_MAX]; // package-private for UnixRuntime
  70     boolean closeOnExec[] = new boolean[OPEN_MAX];
  71
  72     /** Pointer to a SecurityManager for this process */
  73     SecurityManager sm;
  74     public void setSecurityManager(SecurityManager sm) { this.sm = sm; }
  75
  76     /** Pointer to a callback for the call_java syscall */
  77     private CallJavaCB callJavaCB;
  78     public void setCallJavaCB(CallJavaCB callJavaCB) { this.callJavaCB = callJavaCB; }
  79
  80     /** Temporary buffer for read/write operations */
  81     private byte[] _byteBuf;
  82     /** Max size of temporary buffer
  83         @see Runtime#_byteBuf */
  84     private final static int MAX_CHUNK = 16*1024*1024 - 1024;
  85
  86     /** Subclasses should actually execute program in this method. They should continue
  87         executing until state != RUNNING. Only syscall() can modify state. It is safe
  88         to only check the state attribute after a call to syscall() */
  89     protected abstract void _execute() throws ExecutionException;
  90
  91     /** Subclasses should return the address of the symbol <i>symbol</i> or -1 it it doesn't exits in this method
  92         This method is only required if the call() function is used */
  93     protected int lookupSymbol(String symbol) { return -1; }
  94
  95     /** Subclasses should populate a CPUState object representing the cpu state */
  96     protected abstract void getCPUState(CPUState state);
  97
  98     /** Subclasses should set the CPUState to the state held in <i>state</i> */
  99     protected abstract void setCPUState(CPUState state);
 100
 101     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 102             Runtime r = (Runtime) super.clone();
 103         r._byteBuf = null;
 104         r.startTime = 0;
 105         r.fds = new FD[OPEN_MAX];
 106         for(int i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] != null) r.fds[i] = fds[i].dup();
 107         int totalPages = writePages.length;
 108         r.readPages = new int[totalPages][];
 109         r.writePages = new int[totalPages][];
 110         for(int i=0;i<totalPages;i++) {
 111                     if(readPages[i] == null) continue;
 112             if(writePages[i] == null) r.readPages[i] = readPages[i];
 113             else r.readPages[i] = r.writePages[i] = (int[])writePages[i].clone();
 114         }
 115         return r;
 116     }
 117
 118     protected Runtime(int pageSize, int totalPages) {
 119         if(pageSize <= 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize <= 0");
 120         if(totalPages <= 0) throw new IllegalArgumentException("totalPages <= 0");
 121         if((pageSize&(pageSize-1)) != 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize not a power of two");
 122
 123         int _pageShift = 0;
 124         while(pageSize>>>_pageShift != 1) _pageShift++;
 125         pageShift = _pageShift;
 126
 127         int heapStart = heapStart();
 128         int totalMemory = totalPages * pageSize;
 129         int stackSize = max(totalMemory/512,ARG_MAX+65536);
 130         int stackPages = 0;
 131         if(totalPages > 1) {
 132             stackSize = max(stackSize,pageSize);
 133             stackSize = (stackSize + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 134             stackPages = stackSize >>> pageShift;
 135             heapStart = (heapStart + pageSize) & ~(pageSize-1);
 136             if(stackPages + STACK_GUARD_PAGES + (heapStart >>> pageShift) >= totalPages)
 137                 throw new IllegalArgumentException("total pages too small");
 138         } else {
 139             if(pageSize < heapStart + stackSize) throw new IllegalArgumentException("total memory too small");
 140             heapStart = (heapStart + 4095) & ~4096;
 141         }
 142
 143         stackBottom = totalMemory - stackSize;
 144         heapEnd = heapStart;
 145
 146         readPages = new int[totalPages][];
 147         writePages = new int[totalPages][];
 148
 149         if(totalPages == 1) {
 150             readPages[0] = writePages[0] = new int[pageSize>>2];
 151         } else {
 152                     for(int i=(stackBottom >>> pageShift);i<writePages.length;i++) {
 153                             readPages[i] = writePages[i] = new int[pageSize>>2];
 154             }
 155         }
 156
 157         addFD(new StdinFD(System.in));
 158         addFD(new StdoutFD(System.out));
 159         addFD(new StdoutFD(System.err));
 160     }
 161
 162     /** Copy everything from <i>src</i> to <i>addr</i> initializing uninitialized pages if required.
 163        Newly initalized pages will be marked read-only if <i>ro</i> is set */
 164     protected final void initPages(int[] src, int addr, boolean ro) {
 165         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 166         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 167
 168         for(int i=0;i<src.length;) {
 169             int page = addr >>> pageShift;
 170             int start = (addr&pageMask)>>2;
 171             int elements = min(pageWords-start,src.length-i);
 172             if(readPages[page]==null) {
 173                 initPage(page,ro);
 174             } else if(!ro) {
 175                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 176             }
 177             System.arraycopy(src,i,readPages[page],start,elements);
 178             i += elements;
 179             addr += elements*4;
 180         }
 181     }
 182
 183     /** Initialize <i>words</i> of pages starting at <i>addr</i> to 0 */
 184     protected final void clearPages(int addr, int words) {
 185         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 186         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 187
 188         for(int i=0;i<words;) {
 189             int page = addr >>> pageShift;
 190             int start = (addr&pageMask)>>2;
 191             int elements = min(pageWords-start,words-i);
 192             if(readPages[page]==null) {
 193                 readPages[page] = writePages[page] = new int[pageWords];
 194             } else {
 195                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 196                 for(int j=start;j<start+elements;j++) writePages[page][j] = 0;
 197             }
 198             i += elements;
 199             addr += elements*4;
 200         }
 201     }
 202
 203     /** Copies <i>length</i> bytes from the processes memory space starting at
 204         <i>addr</i> INTO a java byte array <i>a</i> */
 205     public final void copyin(int addr, byte[] buf, int count) throws ReadFaultException {
 206         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 207         int pageMask = pageWords - 1;
 208
 209         int x=0;
 210         if(count == 0) return;
 211         if((addr&3)!=0) {
 212             int word = memRead(addr&~3);
 213             switch(addr&3) {
 214                 case 1: buf[x++] = (byte)((word>>>16)&0xff); if(--count==0) break;
 215                 case 2: buf[x++] = (byte)((word>>> 8)&0xff); if(--count==0) break;
 216                 case 3: buf[x++] = (byte)((word>>> 0)&0xff); if(--count==0) break;
 217             }
 218             addr = (addr&~3)+4;
 219         }
 220         if((count&~3) != 0) {
 221             int c = count>>>2;
 222             int a = addr>>>2;
 223             while(c != 0) {
 224                 int[] page = readPages[a >>> (pageShift-2)];
 225                 if(page == null) throw new ReadFaultException(a<<2);
 226                 int index = a&pageMask;
 227                 int n = min(c,pageWords-index);
 228                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4) {
 229                     int word = page[index+i];
 230                     buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff); buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 231                     buf[x+2] = (byte)((word>>> 8)&0xff); buf[x+3] = (byte)((word>>> 0)&0xff);
 232                 }
 233                 a += n; c -=n;
 234             }
 235             addr = a<<2; count &=3;
 236         }
 237         if(count != 0) {
 238             int word = memRead(addr);
 239             switch(count) {
 240                 case 3: buf[x+2] = (byte)((word>>>8)&0xff);
 241                 case 2: buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 242                 case 1: buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff);
 243             }
 244         }
 245     }
 246
 247     /** Copies <i>length</i> bytes OUT OF the java array <i>a</i> into the processes memory
 248         space at <i>addr</i> */
 249     public final void copyout(byte[] buf, int addr, int count) throws FaultException {
 250         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 251         int pageWordMask = pageWords - 1;
 252
 253         int x=0;
 254         if(count == 0) return;
 255         if((addr&3)!=0) {
 256             int word = memRead(addr&~3);
 257             switch(addr&3) {
 258                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((buf[x++]&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 259                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((buf[x++]&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 260                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((buf[x++]&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 261             }
 262             memWrite(addr&~3,word);
 263             addr += x;
 264         }
 265
 266         if((count&~3) != 0) {
 267             int c = count>>>2;
 268             int a = addr>>>2;
 269             while(c != 0) {
 270                 int[] page = writePages[a >>> (pageShift-2)];
 271                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 272                 int index = a&pageWordMask;
 273                 int n = min(c,pageWords-index);
 274                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4)
 275                     page[index+i] = ((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8)|((buf[x+3]&0xff)<<0);
 276                 a += n; c -=n;
 277             }
 278             addr = a<<2; count&=3;
 279         }
 280
 281         if(count != 0) {
 282             int word = memRead(addr);
 283             switch(count) {
 284                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24); break;
 285                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16); break;
 286                 case 3: word = (word&0x000000ff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8); break;
 287             }
 288             memWrite(addr,word);
 289         }
 290     }
 291
 292     public final void memcpy(int dst, int src, int count) throws FaultException {
 293         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 294         int pageWordMask = pageWords - 1;
 295
 296         if((dst&3) == 0 && (src&3)==0) {
 297             if((count&~3) != 0) {
 298                 int c = count>>2;
 299                 int s = src>>>2;
 300                 int d = dst>>>2;
 301                 while(c != 0) {
 302                     int[] srcPage = readPages[s>>>(pageShift-2)];
 303                     if(srcPage == null) throw new ReadFaultException(s<<2);
 304                     int[] dstPage = writePages[d>>>(pageShift-2)];
 305                     if(dstPage == null) throw new WriteFaultException(d<<2);
 306                     int srcIndex = s&pageWordMask;
 307                     int dstIndex = d&pageWordMask;
 308                     int n = min(c,pageWords-max(srcIndex,dstIndex));
 309                     System.arraycopy(srcPage,srcIndex,dstPage,dstIndex,n);
 310                     s += n; d += n; c -= n;
 311                 }
 312                 src = s<<2; dst = d<<2; count&=3;
 313             }
 314             if(count != 0) {
 315                 int word1 = memRead(src);
 316                 int word2 = memRead(dst);
 317                 switch(count) {
 318                     case 1: memWrite(dst,(word1&0xff000000)|(word2&0x00ffffff)); break;
 319                     case 2: memWrite(dst,(word1&0xffff0000)|(word2&0x0000ffff)); break;
 320                     case 3: memWrite(dst,(word1&0xffffff00)|(word2&0x000000ff)); break;
 321                 }
 322             }
 323         } else {
 324             while(count > 0) {
 325                 int n = min(count,MAX_CHUNK);
 326                 byte[] buf = byteBuf(n);
 327                 copyin(src,buf,n);
 328                 copyout(buf,dst,n);
 329                 count -= n; src += n; dst += n;
 330             }
 331         }
 332     }
 333
 334     public final void memset(int addr, int ch, int count) throws FaultException {
 335         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 336         int pageWordMask = pageWords - 1;
 337
 338         int fourBytes = ((ch&0xff)<<24)|((ch&0xff)<<16)|((ch&0xff)<<8)|((ch&0xff)<<0);
 339         if((addr&3)!=0) {
 340             int word = memRead(addr&~3);
 341             switch(addr&3) {
 342                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((ch&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 343                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((ch&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 344                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((ch&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 345             }
 346             memWrite(addr&~3,word);
 347             addr = (addr&~3)+4;
 348         }
 349         if((count&~3) != 0) {
 350             int c = count>>2;
 351             int a = addr>>>2;
 352             while(c != 0) {
 353                 int[] page = readPages[a>>>(pageShift-2)];
 354                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 355                 int index = a&pageWordMask;
 356                 int n = min(c,pageWords-index);
 357                 Arrays.fill(page,index,index+n,fourBytes);
 358                 a += n; c -= n;
 359             }
 360             addr = a<<2; count&=3;
 361         }
 362         if(count != 0) {
 363             int word = memRead(addr);
 364             switch(count) {
 365                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|(fourBytes&0xff000000); break;
 366                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|(fourBytes&0xffff0000); break;
 367                 case 3: word = (word&0x000000ff)|(fourBytes&0xffffff00); break;
 368             }
 369             memWrite(addr,word);
 370         }
 371     }
 372
 373     /** Read a word from the processes memory at <i>addr</i> */
 374     public final int memRead(int addr) throws ReadFaultException  {
 375         if((addr & 3) != 0) throw new ReadFaultException(addr);
 376         return unsafeMemRead(addr);
 377     }
 378
 379     protected final int unsafeMemRead(int addr) throws ReadFaultException {
 380         int page = addr >>> pageShift;
 381         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 382         try {
 383             return readPages[page][entry];
 384         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 385             if(page < 0 || page >= readPages.length) throw new ReadFaultException(addr);
 386             throw e; // should never happen
 387         } catch(NullPointerException e) {
 388             throw new ReadFaultException(addr);
 389         }
 390     }
 391
 392     /** Writes a word to the processes memory at <i>addr</i> */
 393     public final void memWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException  {
 394         if((addr & 3) != 0) throw new WriteFaultException(addr);
 395         unsafeMemWrite(addr,value);
 396     }
 397
 398     protected final void unsafeMemWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException {
 399         int page = addr >>> pageShift;
 400         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 401         try {
 402             writePages[page][entry] = value;
 403         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 404             if(page < 0 || page >= writePages.length) throw new WriteFaultException(addr);
 405             throw e; // should never happen
 406         } catch(NullPointerException e) {
 407             throw new WriteFaultException(addr);
 408         }
 409     }
 410
 411     /** Created a new non-empty writable page at page number <i>page</i> */
 412     private final int[] initPage(int page) { return initPage(page,false); }
 413     /** Created a new non-empty page at page number <i>page</i>. If <i>ro</i> is set the page will be read-only */
 414     private final int[] initPage(int page, boolean ro) {
 415         int[] buf = new int[(1<<pageShift)>>>2];
 416         writePages[page] = ro ? null : buf;
 417         readPages[page] = buf;
 418         return buf;
 419     }
 420
 421     /** Returns the exit status of the process. (only valid if state == DONE)
 422         @see Runtime#state */
 423     public final int exitStatus() {
 424         if(state != EXITED) throw new IllegalStateException("exitStatus() called in an inappropriate state");
 425         return exitStatus;
 426     }
 427
 428     private int addStringArray(String[] strings, int topAddr) throws FaultException {
 429         int count = strings.length;
 430         int total = 0; /* null last table entry  */
 431         for(int i=0;i<count;i++) total += strings[i].length() + 1;
 432         total += (count+1)*4;
 433         int start = (topAddr - total)&~3;
 434         int addr = start + (count+1)*4;
 435         int[] table = new int[count+1];
 436         try {
 437             for(int i=0;i<count;i++) {
 438                 byte[] a = getBytes(strings[i]);
 439                 table[i] = addr;
 440                 copyout(a,addr,a.length);
 441                 memset(addr+a.length,0,1);
 442                 addr += a.length + 1;
 443             }
 444             addr=start;
 445             for(int i=0;i<count+1;i++) {
 446                 memWrite(addr,table[i]);
 447                 addr += 4;
 448             }
 449         } catch(FaultException e) {
 450             // should never happen
 451             throw new Error(e.toString());
 452         }
 453         return start;
 454     }
 455
 456     String[] createEnv(String[] extra) { if(extra == null) extra = new String[0]; return extra; }
 457
 458     /** Sets word number <i>index</i> in the _user_info table to <i>word</i>
 459      * The user_info table is a chunk of memory in the program's memory defined by the
 460      * symbol "user_info". The compiler/interpreter automatically determine the size
 461      * and location of the user_info table from the ELF symbol table. setUserInfo and
 462      * getUserInfo are used to modify the words in the user_info table. */
 463     public void setUserInfo(int index, int word) {
 464         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 465         try {
 466             memWrite(userInfoBase()+index*4,word);
 467         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 468     }
 469
 470     /** Returns the word in the _user_info table entry <i>index</i>
 471         @see Runtime#setUserInfo(int,int) setUserInfo */
 472     public int getUserInfo(int index) {
 473         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 474         try {
 475             return memRead(userInfoBase()+index*4);
 476         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 477     }
 478
 479     /** Calls _execute() (subclass's execute()) and catches exceptions */
 480     private void __execute() {
 481         try {
 482             _execute();
 483         } catch(FaultException e) {
 484             e.printStackTrace();
 485             sys_exit(128+11); // SIGSEGV
 486             exitException = e;
 487         } catch(ExecutionException e) {
 488             e.printStackTrace();
 489             System.err.println(e);
 490             sys_exit(128+4); // SIGILL
 491             exitException = e;
 492         }
 493     }
 494
 495     /** Executes the process until the PAUSE syscall is invoked or the process exits. Returns true if the process exited. */
 496     public final boolean execute()  {
 497         if(state != PAUSED) throw new IllegalStateException("execute() called in inappropriate state");
 498         if(startTime == 0) startTime = System.currentTimeMillis();
 499         state = RUNNING;
 500         __execute();
 501         if(state != PAUSED && state != EXITED && state != EXECED)
 502             throw new IllegalStateException("execute() ended up in an inappropriate state (" + state + ")");
 503         return state != PAUSED;
 504     }
 505
 506     static String[] concatArgv(String argv0, String[] rest) {
 507             String[] argv = new String[rest.length+1];
 508             System.arraycopy(rest,0,argv,1,rest.length);
 509         argv[0] = argv0;
 510         return argv;
 511     }
 512
 513     public final int run() { return run(null); }
 514     public final int run(String argv0, String[] rest) { return run(concatArgv(argv0,rest)); }
 515     public final int run(String[] args) { return run(args,null); }
 516
 517     /** Runs the process until it exits and returns the exit status.
 518         If the process executes the PAUSE syscall execution will be paused for 500ms and a warning will be displayed */
 519     public final int run(String[] args, String[] env) {
 520         start(args,env);
 521         for(;;) {
 522             if(execute()) break;
 523             System.err.println("WARNING: Pause requested while executing run()");
 524         }
 525         if(state == EXECED) System.err.println("WARNING: Process exec()ed while being run under run()");
 526         return state == EXITED ? exitStatus() : 0;
 527     }
 528
 529     public final void start() { start(null); }
 530     public final void start(String[] args) { start(args,null); }
 531
 532     /** Initializes the process and prepairs it to be executed with execute() */
 533     public final void start(String[] args, String[] environ)  {
 534         int top, sp, argsAddr, envAddr;
 535         if(state != STOPPED) throw new IllegalStateException("start() called in inappropriate state");
 536
 537         if(args == null) args = new String[]{getClass().getName()};
 538
 539         sp = top = writePages.length*(1<<pageShift);
 540         try {
 541                     sp = argsAddr = addStringArray(args,sp);
 542                     sp = envAddr = addStringArray(createEnv(environ),sp);
 543         } catch(FaultException e) {
 544             throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 545         }
 546         sp &= ~15;
 547         if(top - sp > ARG_MAX) throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 548
 549         CPUState cpuState = new CPUState();
 550         cpuState.r[A0] = argsAddr;
 551         cpuState.r[A1] = envAddr;
 552         cpuState.r[SP] = sp;
 553         cpuState.r[RA] = 0xdeadbeef;
 554         cpuState.r[GP] = gp();
 555         cpuState.pc = entryPoint();
 556         setCPUState(cpuState);
 557
 558         state = PAUSED;
 559
 560         _started();
 561     }
 562
 563     /** Hook for subclasses to do their own startup */
 564     void _started() {  }
 565
 566     public final int call(String sym, Object[] args) throws CallException, FaultException {
 567         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 568         if(args.length > 7) throw new IllegalArgumentException("args.length > 7");
 569         CPUState state = new CPUState();
 570         getCPUState(state);
 571
 572         int sp = state.r[SP];
 573         int[] ia = new int[args.length];
 574         for(int i=0;i<args.length;i++) {
 575                     Object o = args[i];
 576             byte[] buf = null;
 577             if(o instanceof String) {
 578                     buf = getBytes((String)o);
 579             } else if(o instanceof byte[]) {
 580                     buf = (byte[]) o;
 581             } else if(o instanceof Number) {
 582                     ia[i] = ((Number)o).intValue();
 583             }
 584             if(buf != null) {
 585                     sp -= buf.length;
 586                 copyout(buf,sp,buf.length);
 587                 ia[i] = sp;
 588             }
 589         }
 590         int oldSP = state.r[SP];
 591         if(oldSP == sp) return call(sym,ia);
 592
 593         state.r[SP] = sp;
 594         setCPUState(state);
 595         int ret = call(sym,ia);
 596         state.r[SP] = oldSP;
 597         setCPUState(state);
 598         return ret;
 599     }
 600
 601     public final int call(String sym) throws CallException { return call(sym,new int[]{}); }
 602     public final int call(String sym, int a0) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0}); }
 603     public final int call(String sym, int a0, int a1) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0,a1}); }
 604
 605     /** Calls a function in the process with the given arguments */
 606     public final int call(String sym, int[] args) throws CallException {
 607         int func = lookupSymbol(sym);
 608         if(func == -1) throw new CallException(sym + " not found");
 609         int helper = lookupSymbol("_call_helper");
 610         if(helper == -1) throw new CallException("_call_helper not found");
 611         return call(helper,func,args);
 612     }
 613
 614     /** Executes the code at <i>addr</i> in the process setting A0-A3 and S0-S3 to the given arguments
 615         and returns the contents of V1 when the the pause syscall is invoked */
 616     //public final int call(int addr, int a0, int a1, int a2, int a3, int s0, int s1, int s2, int s3) {
 617     public final int call(int addr, int a0, int[] rest) throws CallException {
 618         if(rest.length > 7) throw new IllegalArgumentException("rest.length > 7");
 619         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 620         int oldState = state;
 621         CPUState saved = new CPUState();
 622         getCPUState(saved);
 623         CPUState cpustate = saved.dup();
 624
 625         cpustate.r[SP] = cpustate.r[SP]&~15;
 626         cpustate.r[RA] = 0xdeadbeef;
 627         cpustate.r[A0] = a0;
 628         switch(rest.length) {
 629             case 7: cpustate.r[S3] = rest[6];
 630             case 6: cpustate.r[S2] = rest[5];
 631             case 5: cpustate.r[S1] = rest[4];
 632             case 4: cpustate.r[S0] = rest[3];
 633             case 3: cpustate.r[A3] = rest[2];
 634             case 2: cpustate.r[A2] = rest[1];
 635             case 1: cpustate.r[A1] = rest[0];
 636         }
 637         cpustate.pc = addr;
 638
 639         state = RUNNING;
 640
 641         setCPUState(cpustate);
 642         __execute();
 643         getCPUState(cpustate);
 644         setCPUState(saved);
 645
 646         if(state != PAUSED) throw new CallException("Process exit()ed while servicing a call() request");
 647         state = oldState;
 648
 649         return cpustate.r[V1];
 650     }
 651
 652     /** Allocated an entry in the FileDescriptor table for <i>fd</i> and returns the number.
 653         Returns -1 if the table is full. This can be used by subclasses to use custom file
 654         descriptors */
 655     public final int addFD(FD fd) {
 656         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("addFD called in inappropriate state");
 657         int i;
 658         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 659         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 660         fds[i] = fd;
 661         closeOnExec[i] = false;
 662         return i;
 663     }
 664
 665     /** Closes file descriptor <i>fdn</i> and removes it from the file descriptor table */
 666     public final boolean closeFD(int fdn) {
 667         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("closeFD called in inappropriate state");
 668         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return false;
 669         if(fds[fdn] == null) return false;
 670         fds[fdn].close();
 671         fds[fdn] = null;
 672         return true;
 673     }
 674
 675     /** Duplicates the file descriptor <i>fdn</i> and returns the new fs */
 676     public final int dupFD(int fdn) {
 677                 int i;
 678                 if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -1;
 679                 if(fds[fdn] == null) return -1;
 680                 for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 681         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 682         fds[i] = fds[fdn].dup();
 683         return i;
 684     }
 685
 686     public static final int RD_ONLY = 0;
 687     public static final int WR_ONLY = 1;
 688     public static final int RDWR = 2;
 689
 690     public static final int O_CREAT = 0x0200;
 691     public static final int O_EXCL = 0x0800;
 692     public static final int O_APPEND = 0x0008;
 693     public static final int O_TRUNC = 0x0400;
 694     public static final int O_NONBLOCK = 0x4000;
 695
 696     FD hostFSOpen(final File f, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 697         if((flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)) != 0) {
 698             System.err.println("WARNING: Unsupported flags passed to open(): " + toHex(flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)));
 699             throw new ErrnoException(ENOTSUP);
 700         }
 701         boolean write = mode!=RD_ONLY;
 702
 703         if(sm != null && !(write ? sm.allowWrite(f) : sm.allowRead(f))) throw new ErrnoException(EACCES);
 704
 705         if((flags & (O_EXCL|O_CREAT)) == (O_EXCL|O_CREAT)) {
 706             try {
 707                 // NOTE: createNewFile is a Java2 function
 708                 if(!f.createNewFile()) throw new ErrnoException(EEXIST);
 709             } catch(IOException e) {
 710                 throw new ErrnoException(EIO);
 711             }
 712         } else if(!f.exists()) {
 713             if((flags&O_CREAT)==0) return null;
 714         } else if(f.isDirectory()) {
 715             return hostFSDirFD(f);
 716         }
 717
 718         final Seekable.File sf;
 719         try {
 720             sf = new Seekable.File(f,write);
 721         } catch(FileNotFoundException e) {
 722             if(e.getMessage() != null && e.getMessage().indexOf("Permission denied") >= 0) throw new ErrnoException(EACCES);
 723             return null;
 724         } catch(IOException e) { throw new ErrnoException(EIO); }
 725
 726         return new SeekableFD(sf,flags) { protected FStat _fstat() { return hostFStat(f); } };
 727     }
 728
 729     FStat hostFStat(File f) { return new HostFStat(f); }
 730     FD hostFSDirFD(File f) { return null; }
 731
 732     FD _open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 733         return hostFSOpen(new File(path),flags,mode);
 734     }
 735
 736     /** The open syscall */
 737     private int sys_open(int addr, int flags, int mode) throws ErrnoException, FaultException {
 738         FD fd = _open(cstring(addr),flags,mode);
 739         if(fd == null) return -ENOENT;
 740         int fdn = addFD(fd);
 741         if(fdn == -1) { fd.close(); return -ENFILE; }
 742         return fdn;
 743     }
 744
 745     /** The write syscall */
 746     private int sys_write(int fdn, int addr, int count) throws FaultException {
 747         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 748         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 749         if(fds[fdn] == null || !fds[fdn].writable()) return -EBADFD;
 750         try {
 751             byte[] buf = byteBuf(count);
 752             copyin(addr,buf,count);
 753             return fds[fdn].write(buf,0,count);
 754         } catch(IOException e) {
 755             // NOTE: This should really send a SIGPIPE
 756             if(e.getMessage().equals("Pipe closed")) return sys_exit(128+13);
 757             return -EIO;
 758         }
 759     }
 760
 761     /** The read syscall */
 762     private int sys_read(int fdn, int addr, int count) throws FaultException {
 763         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 764         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 765         if(fds[fdn] == null || !fds[fdn].readable()) return -EBADFD;
 766         try {
 767             byte[] buf = byteBuf(count);
 768             int n = fds[fdn].read(buf,0,count);
 769             copyout(buf,addr,n);
 770             return n;
 771         } catch(IOException e) {
 772             return -EIO;
 773         }
 774     }
 775
 776     /** The close syscall */
 777     private int sys_close(int fdn) {
 778         return closeFD(fdn) ? 0 : -EBADFD;
 779     }
 780
 781
 782     /** The seek syscall */
 783     private int sys_lseek(int fdn, int offset, int whence) {
 784         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 785         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 786         if(whence != SEEK_SET && whence !=  SEEK_CUR && whence !=  SEEK_END) return -EINVAL;
 787         try {
 788             int n = fds[fdn].seek(offset,whence);
 789             return n < 0 ? -ESPIPE : n;
 790         } catch(IOException e) {
 791             return -ESPIPE;
 792         }
 793     }
 794
 795     /** The stat/fstat syscall helper */
 796     int stat(FStat fs, int addr) throws FaultException {
 797         memWrite(addr+0,(fs.dev()<<16)|(fs.inode()&0xffff)); // st_dev (top 16), // st_ino (bottom 16)
 798         memWrite(addr+4,((fs.type()&0xf000))|(fs.mode()&0xfff)); // st_mode
 799         memWrite(addr+8,1<<16); // st_nlink (top 16) // st_uid (bottom 16)
 800         memWrite(addr+12,0); // st_gid (top 16) // st_rdev (bottom 16)
 801         memWrite(addr+16,fs.size()); // st_size
 802         memWrite(addr+20,fs.atime()); // st_atime
 803         // memWrite(addr+24,0) // st_spare1
 804         memWrite(addr+28,fs.mtime()); // st_mtime
 805         // memWrite(addr+32,0) // st_spare2
 806         memWrite(addr+36,fs.ctime()); // st_ctime
 807         // memWrite(addr+40,0) // st_spare3
 808         memWrite(addr+44,fs.blksize()); // st_bklsize;
 809         memWrite(addr+48,fs.blocks()); // st_blocks
 810         // memWrite(addr+52,0) // st_spare4[0]
 811         // memWrite(addr+56,0) // st_spare4[1]
 812         return 0;
 813     }
 814
 815     /** The fstat syscall */
 816     private int sys_fstat(int fdn, int addr) throws FaultException {
 817         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 818         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 819         return stat(fds[fdn].fstat(),addr);
 820     }
 821
 822     /*
 823     struct timeval {
 824     long tv_sec;
 825     long tv_usec;
 826     };
 827     */
 828     private int sys_gettimeofday(int timevalAddr, int timezoneAddr) throws FaultException {
 829         long now = System.currentTimeMillis();
 830         int tv_sec = (int)(now / 1000);
 831         int tv_usec = (int)((now%1000)*1000);
 832         memWrite(timevalAddr+0,tv_sec);
 833         memWrite(timevalAddr+4,tv_usec);
 834         return 0;
 835     }
 836
 837     private int sys_sleep(int sec) {
 838         if(sec < 0) sec = Integer.MAX_VALUE;
 839         try {
 840             Thread.sleep((long)sec*1000);
 841             return 0;
 842         } catch(InterruptedException e) {
 843             return -1;
 844         }
 845     }
 846
 847     /*
 848       #define _CLOCKS_PER_SEC_ 1000
 849       #define    _CLOCK_T_    unsigned long
 850     struct tms {
 851       clock_t   tms_utime;
 852       clock_t   tms_stime;
 853       clock_t   tms_cutime;
 854       clock_t   tms_cstime;
 855     };*/
 856
 857     private int sys_times(int tms) {
 858         long now = System.currentTimeMillis();
 859         int userTime = (int)((now - startTime)/16);
 860         int sysTime = (int)((now - startTime)/16);
 861
 862         try {
 863             if(tms!=0) {
 864                 memWrite(tms+0,userTime);
 865                 memWrite(tms+4,sysTime);
 866                 memWrite(tms+8,userTime);
 867                 memWrite(tms+12,sysTime);
 868             }
 869         } catch(FaultException e) {
 870             return -EFAULT;
 871         }
 872         return (int)now;
 873     }
 874
 875     private int sys_sysconf(int n) {
 876         switch(n) {
 877             case _SC_CLK_TCK: return 1000;
 878             default:
 879                 System.err.println("WARNING: Attempted to use unknown sysconf key: " + n);
 880                 return -EINVAL;
 881         }
 882     }
 883
 884     /** The sbrk syscall. This can also be used by subclasses to allocate memory.
 885         <i>incr</i> is how much to increase the break by */
 886     public final int sbrk(int incr) {
 887         if(incr < 0) return -ENOMEM;
 888         if(incr==0) return heapEnd;
 889         incr = (incr+3)&~3;
 890         int oldEnd = heapEnd;
 891         int newEnd = oldEnd + incr;
 892         if(newEnd >= stackBottom) return -ENOMEM;
 893
 894         if(writePages.length > 1) {
 895             int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 896             int pageWords = (1<<pageShift) >>> 2;
 897             int start = (oldEnd + pageMask) >>> pageShift;
 898             int end = (newEnd + pageMask) >>> pageShift;
 899             try {
 900                 for(int i=start;i<end;i++) readPages[i] = writePages[i] = new int[pageWords];
 901             } catch(OutOfMemoryError e) {
 902                 System.err.println("WARNING: Caught OOM Exception in sbrk: " + e);
 903                 return -ENOMEM;
 904             }
 905         }
 906         heapEnd = newEnd;
 907         return oldEnd;
 908     }
 909
 910     /** The getpid syscall */
 911     private int sys_getpid() { return getPid(); }
 912     int getPid() { return 1; }
 913
 914     public static interface CallJavaCB { public int call(int a, int b, int c, int d); }
 915
 916     private int sys_calljava(int a, int b, int c, int d) {
 917         if(state != RUNNING) throw new IllegalStateException("wound up calling sys_calljava while not in RUNNING");
 918         if(callJavaCB != null) {
 919             state = CALLJAVA;
 920             int ret;
 921             try {
 922                 ret = callJavaCB.call(a,b,c,d);
 923             } catch(RuntimeException e) {
 924                 System.err.println("Error while executing callJavaCB");
 925                     e.printStackTrace();
 926                 ret = 0;
 927             }
 928             state = RUNNING;
 929             return ret;
 930         } else {
 931                         System.err.println("WARNING: calljava syscall invoked without a calljava callback set");
 932                         return 0;
 933         }
 934     }
 935
 936     private int sys_pause() {
 937         state = PAUSED;
 938         return 0;
 939     }
 940
 941     private int sys_getpagesize() { return writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift); }
 942
 943     private int sys_isatty(int fdn) {
 944         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 945         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 946         return fds[fdn].isatty() ? 1 : 0;
 947     }
 948
 949
 950     /** Hook for subclasses to do something when the process exits  */
 951     void _exited() {  }
 952
 953     private int sys_exit(int status) {
 954         exitStatus = status;
 955         for(int i=0;i<fds.length;i++) if(fds[i] != null) closeFD(i);
 956         state = EXITED;
 957         _exited();
 958         return 0;
 959     }
 960
 961     private int sys_fcntl(int fdn, int cmd, int arg) {
 962         int i;
 963
 964         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 965         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 966         FD fd = fds[fdn];
 967
 968         switch(cmd) {
 969             case F_DUPFD:
 970                 if(arg < 0 || arg >= OPEN_MAX) return -EINVAL;
 971                 for(i=arg;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i]==null) break;
 972                 if(i==OPEN_MAX) return -EMFILE;
 973                 fds[i] = fd.dup();
 974                 return 0;
 975             case F_GETFL:
 976                 int flags = 0;
 977                 if(fd.writable() && fd.readable())  flags = 2;
 978                 else if(fd.writable()) flags = 1;
 979                 return flags;
 980             case F_SETFD:
 981                     closeOnExec[fdn] = arg != 0;
 982                 return 0;
 983             case F_GETFD:
 984                 return closeOnExec[fdn] ? 1 : 0;
 985             default:
 986                 System.err.println("WARNING: Unknown fcntl command: " + cmd);
 987                 return -ENOSYS;
 988         }
 989     }
 990
 991     /** The syscall dispatcher.
 992         The should be called by subclasses when the syscall instruction is invoked.
 993         <i>syscall</i> should be the contents of V0 and <i>a</i>, <i>b</i>, <i>c</i>, and <i>d</i> should be
 994         the contenst of A0, A1, A2, and A3. The call MAY change the state
 995         @see Runtime#state state */
 996     protected final int syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) {
 997         try {
 998                     return _syscall(syscall,a,b,c,d);
 999         } catch(ErrnoException e) {
1000             e.printStackTrace();
1001                     return -e.errno;
1002         } catch(FaultException e) {
1003                     return -EFAULT;
1004         } catch(RuntimeException e) {
1005             e.printStackTrace();
1006                     throw new Error("Internal Error in _syscall()");
1007         }
1008     }
1009
1010     int _syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) throws ErrnoException, FaultException {
1011         switch(syscall) {
1012             case SYS_null: return 0;
1013             case SYS_exit: return sys_exit(a);
1014             case SYS_pause: return sys_pause();
1015             case SYS_write: return sys_write(a,b,c);
1016             case SYS_fstat: return sys_fstat(a,b);
1017             case SYS_sbrk: return sbrk(a);
1018             case SYS_open: return sys_open(a,b,c);
1019             case SYS_close: return sys_close(a);
1020             case SYS_read: return sys_read(a,b,c);
1021             case SYS_lseek: return sys_lseek(a,b,c);
1022             case SYS_getpid: return sys_getpid();
1023             case SYS_calljava: return sys_calljava(a,b,c,d);
1024             case SYS_gettimeofday: return sys_gettimeofday(a,b);
1025             case SYS_sleep: return sys_sleep(a);
1026             case SYS_times: return sys_times(a);
1027             case SYS_getpagesize: return sys_getpagesize();
1028             case SYS_isatty: return sys_isatty(a);
1029             case SYS_fcntl: return sys_fcntl(a,b,c);
1030             case SYS_sysconf: return sys_sysconf(a);
1031
1032             case SYS_kill:
1033             case SYS_fork:
1034             case SYS_pipe:
1035             case SYS_dup2:
1036             case SYS_waitpid:
1037             case SYS_stat:
1038             case SYS_mkdir:
1039             case SYS_getcwd:
1040             case SYS_chdir:
1041                 System.err.println("Attempted to use a UnixRuntime syscall in Runtime (" + syscall + ")");
1042                 return -ENOSYS;
1043             default:
1044                 System.err.println("Attempted to use unknown syscall: " + syscall);
1045                 return -ENOSYS;
1046         }
1047     }
1048
1049     public int xmalloc(int size) { int p=malloc(size); if(p==0) throw new RuntimeException("malloc() failed"); return p; }
1050     public int xrealloc(int addr,int newsize) { int p=realloc(addr,newsize); if(p==0) throw new RuntimeException("realloc() failed"); return p; }
1051     public int realloc(int addr, int newsize) { try { return call("realloc",addr,newsize); } catch(CallException e) { return 0; } }
1052     public int malloc(int size) { try { return call("malloc",size); } catch(CallException e) { return 0; } }
1053     public void free(int p) { try { if(p!=0) call("free",p); } catch(CallException e) { /*noop*/ } }
1054
1055     /** Helper function to create a cstring in main memory */
1056     public int strdup(String s) {
1057         byte[] a;
1058         if(s == null) s = "(null)";
1059         byte[] a2 = getBytes(s);
1060         a = new byte[a2.length+1];
1061         System.arraycopy(a2,0,a,0,a2.length);
1062         int addr = malloc(a.length);
1063         if(addr == 0) return 0;
1064         try {
1065             copyout(a,addr,a.length);
1066         } catch(FaultException e) {
1067             free(addr);
1068             return 0;
1069         }
1070         return addr;
1071     }
1072
1073     /** Helper function to read a cstring from main memory */
1074     public final String cstring(int addr) throws ReadFaultException {
1075         StringBuffer sb = new StringBuffer();
1076         for(;;) {
1077             int word = memRead(addr&~3);
1078             switch(addr&3) {
1079                 case 0: if(((word>>>24)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>24)&0xff)); addr++;
1080                 case 1: if(((word>>>16)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>16)&0xff)); addr++;
1081                 case 2: if(((word>>> 8)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 8)&0xff)); addr++;
1082                 case 3: if(((word>>> 0)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 0)&0xff)); addr++;
1083             }
1084         }
1085     }
1086
1087     /** File Descriptor class */
1088     public static abstract class FD {
1089         private int refCount = 1;
1090
1091         /** returns true if the fd is readable */
1092         public boolean readable() { return false; }
1093         /** returns true if the fd is writable */
1094         public boolean writable() { return false; }
1095
1096         /** Read some bytes. Should return the number of bytes read, 0 on EOF, or throw an IOException on error */
1097         public int read(byte[] a, int off, int length) throws IOException { throw new IOException("no definition"); }
1098         /** Write. Should return the number of bytes written or throw an IOException on error */
1099         public int write(byte[] a, int off, int length) throws IOException { throw new IOException("no definition"); }
1100
1101         /** Seek in the filedescriptor. Whence is SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END. Should return -1 on error or the new position. */
1102         public int seek(int n, int whence)  throws IOException  { return -1; }
1103
1104         /** Return a Seekable object representing this file descriptor (can be read only)
1105             This is required for exec() */
1106         Seekable seekable() { return null; }
1107
1108         /** Should return true if this is a tty */
1109         // FIXME: get rid of the isatty syscall and just do with newlib's dumb isatty.c
1110         public boolean isatty() { return false; }
1111
1112         private FStat cachedFStat = null;
1113         public final FStat fstat() {
1114             if(cachedFStat == null) cachedFStat = _fstat();
1115             return cachedFStat;
1116         }
1117
1118         protected abstract FStat _fstat();
1119
1120         /** Closes the fd */
1121         public final void close() { if(--refCount==0) _close(); }
1122         protected void _close() { /* noop*/ }
1123
1124         FD dup() { refCount++; return this; }
1125     }
1126
1127     /** FileDescriptor class for normal files */
1128     public abstract static class SeekableFD extends FD {
1129         private final int flags;
1130         private final Seekable data;
1131         public boolean readable() { return (flags&3) != WR_ONLY; }
1132         public boolean writable() { return (flags&3) != RD_ONLY; }
1133
1134         SeekableFD(Seekable data, int flags) { this.data = data; this.flags = flags; }
1135
1136         protected abstract FStat _fstat();
1137
1138         Seekable seekable() { return data; }
1139
1140         public int seek(int n, int whence) throws IOException {
1141             switch(whence) {
1142                 case SEEK_SET: break;
1143                 case SEEK_CUR: n += data.pos(); break;
1144                 case SEEK_END: n += data.length(); break;
1145                 default: return -1;
1146             }
1147             data.seek(n);
1148             return n;
1149         }
1150
1151         public int write(byte[] a, int off, int length) throws IOException {
1152             // NOTE: There is race condition here but we can't fix it in pure java
1153             if((flags&O_APPEND) != 0) seek(0,SEEK_END);
1154             return data.write(a,off,length);
1155         }
1156
1157         public int read(byte[] a, int off, int length) throws IOException {
1158             int n = data.read(a,off,length);
1159             return n < 0 ? 0 : n;
1160         }
1161
1162         protected void _close() { try { data.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1163     }
1164
1165     public static class OutputStreamFD extends FD {
1166         private OutputStream os;
1167         public boolean writable() { return true; }
1168         public OutputStreamFD(OutputStream os) { this.os = os; }
1169         public int write(byte[] a, int off, int length) throws IOException { os.write(a,off,length); return length; }
1170         public void _close() { try { os.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }  }
1171         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1172     }
1173
1174     public static class InputStreamFD extends FD {
1175         private InputStream is;
1176         public boolean readable() { return true; }
1177         public InputStreamFD(InputStream is) { this.is = is; }
1178         public int read(byte[] a, int off, int length) throws IOException { int n = is.read(a,off,length); return n < 0 ? 0 : n; }
1179         public void _close() { try { is.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1180         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1181     }
1182
1183     static class StdinFD extends InputStreamFD {
1184         public StdinFD(InputStream is) { super(is); }
1185         public void _close() { /* noop */ }
1186         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1187         public boolean isatty() { return true; }
1188     }
1189
1190     static class StdoutFD extends OutputStreamFD {
1191         public StdoutFD(OutputStream os) { super(os); }
1192         public void _close() { /* noop */ }
1193         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1194         public boolean isatty() { return true; }
1195     }
1196
1197     public static class FStat {
1198         public static final int S_IFIFO = 0010000;
1199         public static final int S_IFCHR = 0020000;
1200         public static final int S_IFDIR = 0040000;
1201         public static final int S_IFREG = 0100000;
1202
1203         public int dev() { return -1; }
1204         // FIXME: inode numbers are calculated inconsistently throught the runtime
1205         public int inode() { return hashCode() & 0xfffff; }
1206         public int mode() { return 0; }
1207         public int type() { return S_IFIFO; }
1208         public int nlink() { return 0; }
1209         public int uid() { return 0; }
1210         public int gid() { return 0; }
1211         public int size() { return 0; }
1212         public int atime() { return 0; }
1213         public int mtime() { return 0; }
1214         public int ctime() { return 0; }
1215         public int blksize() { return 512; }
1216         public int blocks() { return (size()+blksize()-1)/blksize(); }
1217     }
1218
1219     static class HostFStat extends FStat {
1220         private final File f;
1221         private final boolean executable;
1222         public HostFStat(File f) { this(f,false); }
1223         public HostFStat(File f, boolean executable) {
1224             this.f = f;
1225             this.executable = executable;
1226         }
1227         public int dev() { return 1; }
1228         public int inode() { return f.getName().hashCode() & 0xffff; }
1229         public int type() { return f.isDirectory() ? S_IFDIR : S_IFREG; }
1230         public int nlink() { return 1; }
1231         public int mode() {
1232             int mode = 0;
1233             boolean canread = f.canRead();
1234             if(canread && (executable || f.isDirectory())) mode |= 0111;
1235             if(canread) mode |= 0444;
1236             if(f.canWrite()) mode |= 0222;
1237             return mode;
1238         }
1239         public int size() { return (int) f.length(); }
1240         public int mtime() { return (int)(f.lastModified()/1000); }
1241     }
1242
1243     // Exceptions
1244     public static class ReadFaultException extends FaultException {
1245         public ReadFaultException(int addr) { super(addr); }
1246     }
1247     public static class WriteFaultException extends FaultException {
1248         public WriteFaultException(int addr) { super(addr); }
1249     }
1250     public static class FaultException extends ExecutionException {
1251         public final int addr;
1252         public final RuntimeException cause;
1253         public FaultException(int addr) { super("fault at: " + toHex(addr)); this.addr = addr; cause = null; }
1254         public FaultException(RuntimeException e) { super(e.toString()); addr = -1; cause = e; }
1255     }
1256     public static class ExecutionException extends Exception {
1257         private String message = "(null)";
1258         private String location = "(unknown)";
1259         public ExecutionException() { /* noop */ }
1260         public ExecutionException(String s) { if(s != null) message = s; }
1261         void setLocation(String s) { location = s == null ? "(unknown)" : s; }
1262         public final String getMessage() { return message + " at " + location; }
1263     }
1264     public static class CallException extends Exception {
1265         public CallException(String s) { super(s); }
1266     }
1267
1268     protected static class ErrnoException extends Exception {
1269         public int errno;
1270         public ErrnoException(int errno) { super("Errno: " + errno); this.errno = errno; }
1271     }
1272
1273     // CPU State
1274     protected static class CPUState {
1275         public CPUState() { /* noop */ }
1276         /* GPRs */
1277         public int[] r = new int[32];
1278         /* Floating point regs */
1279         public int[] f = new int[32];
1280         public int hi, lo;
1281         public int fcsr;
1282         public int pc;
1283
1284         public CPUState dup() {
1285                     CPUState c = new CPUState();
1286             c.hi = hi;
1287             c.lo = lo;
1288             c.fcsr = fcsr;
1289             c.pc = pc;
1290             for(int i=0;i<32;i++) {
1291                     c.r[i] = r[i];
1292                 c.f[i] = f[i];
1293             }
1294             return c;
1295         }
1296     }
1297
1298     public static class SecurityManager {
1299             public boolean allowRead(File f) { return true; }
1300         public boolean allowWrite(File f) { return true; }
1301         public boolean allowStat(File f) { return true; }
1302     }
1303
1304     // Null pointer check helper function
1305     protected final void nullPointerCheck(int addr) throws ExecutionException {
1306         if(addr < 65536)
1307             throw new ExecutionException("Attempted to dereference a null pointer " + toHex(addr));
1308     }
1309
1310     // Utility functions
1311     private byte[] byteBuf(int size) {
1312         if(_byteBuf==null) _byteBuf = new byte[size];
1313         else if(_byteBuf.length < size)
1314             _byteBuf = new byte[min(max(_byteBuf.length*2,size),MAX_CHUNK)];
1315         return _byteBuf;
1316     }
1317
1318     static String getSystemProperty(String key) {
1319         try {
1320             return System.getProperty(key);
1321         } catch(SecurityException e) {
1322             return null;
1323         }
1324     }
1325
1326     /** Decode a packed string */
1327     protected static final int[] decodeData(String s, int words) {
1328         if(s.length() % 8 != 0) throw new IllegalArgumentException("string length must be a multiple of 8");
1329         if((s.length() / 8) * 7 < words*4) throw new IllegalArgumentException("string isn't big enough");
1330         int[] buf = new int[words];
1331         int prev = 0, left=0;
1332         for(int i=0,n=0;n<words;i+=8) {
1333             long l = 0;
1334             for(int j=0;j<8;j++) { l <<= 7; l |= s.charAt(i+j) & 0x7f; }
1335             if(left > 0) buf[n++] = prev | (int)(l>>>(56-left));
1336             if(n < words) buf[n++] = (int) (l >>> (24-left));
1337             left = (left + 8) & 0x1f;
1338             prev = (int)(l << left);
1339         }
1340         return buf;
1341     }
1342
1343     static byte[] getBytes(String s) {
1344         try {
1345             return s.getBytes("ISO-8859-1");
1346         } catch(UnsupportedEncodingException e) {
1347             return null; // should never happen
1348         }
1349     }
1350
1351     final static String toHex(int n) { return "0x" + Long.toString(n & 0xffffffffL, 16); }
1352     final static int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
1353     final static int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
1354 }