src/org/ibex/nestedvm/Runtime.java

   1 // Copyright 2003 Brian Alliet
   2 // Based on org.xwt.imp.MIPS by Adam Megacz
   3 // Portions Copyright 2003 Adam Megacz
   4
   5 package org.ibex.nestedvm;
   6
   7 import org.ibex.nestedvm.util.*;
   8 import java.io.*;
   9 import java.util.Arrays;
  10
  11 public abstract class Runtime implements UsermodeConstants,Registers,Cloneable {
  12     /** True to write useful diagnostic information to stderr when things go wrong */
  13     final static boolean STDERR_DIAG = true;
  14
  15     /** Number of bits to shift to get the page number (1<<<pageShift == pageSize) */
  16     protected final int pageShift;
  17     /** Bottom of region of memory allocated to the stack */
  18     private final int stackBottom;
  19
  20     /** Readable main memory pages */
  21     protected int[][] readPages;
  22     /** Writable main memory pages.
  23         If the page is writable writePages[x] == readPages[x]; if not writePages[x] == null. */
  24     protected int[][] writePages;
  25
  26     /** The address of the end of the heap */
  27     private int heapEnd;
  28
  29     /** Number of guard pages to keep between the stack and the heap */
  30     private static final int STACK_GUARD_PAGES = 4;
  31
  32     /** The last address the executable uses (other than the heap/stack) */
  33     protected abstract int heapStart();
  34
  35     /** The program's entry point */
  36     protected abstract int entryPoint();
  37
  38     /** The location of the _user_info block (or 0 is there is none) */
  39     protected int userInfoBase() { return 0; }
  40     protected int userInfoSize() { return 0; }
  41
  42     /** The location of the global pointer */
  43     protected abstract int gp();
  44
  45     /** When the process started */
  46     private long startTime;
  47
  48     /**  Text/Data loaded in memory  */
  49     public final static int STOPPED = 0;
  50     /** Program is executing instructions */
  51     public final static int RUNNING = 1;
  52     /** Prgram has been started but is paused */
  53     public final static int PAUSED = 2;
  54     /** Program is executing a callJava() method */
  55     public final static int CALLJAVA = 3;
  56     /** Program has exited (it cannot currently be restarted) */
  57     public final static int EXITED = 4;
  58     /** Program has executed a successful exec(), a new Runtime needs to be run (used by UnixRuntime) */
  59     public final static int EXECED = 5;
  60
  61     /** The current state */
  62     protected int state = STOPPED;
  63     /** @see Runtime#state state */
  64     public final int getState() { return state; }
  65
  66     /** The exit status if the process (only valid if state==DONE)
  67         @see Runtime#state */
  68     private int exitStatus;
  69     public ExecutionException exitException;
  70
  71     /** Table containing all open file descriptors. (Entries are null if the fd is not in use */
  72     FD[] fds = new FD[OPEN_MAX]; // package-private for UnixRuntime
  73     boolean closeOnExec[] = new boolean[OPEN_MAX];
  74
  75     /** Pointer to a SecurityManager for this process */
  76     SecurityManager sm;
  77     public void setSecurityManager(SecurityManager sm) { this.sm = sm; }
  78
  79     /** Pointer to a callback for the call_java syscall */
  80     private CallJavaCB callJavaCB;
  81     public void setCallJavaCB(CallJavaCB callJavaCB) { this.callJavaCB = callJavaCB; }
  82
  83     /** Temporary buffer for read/write operations */
  84     private byte[] _byteBuf;
  85     /** Max size of temporary buffer
  86         @see Runtime#_byteBuf */
  87     final static int MAX_CHUNK = 16*1024*1024 - 1024;
  88
  89     /** Subclasses should actually execute program in this method. They should continue
  90         executing until state != RUNNING. Only syscall() can modify state. It is safe
  91         to only check the state attribute after a call to syscall() */
  92     protected abstract void _execute() throws ExecutionException;
  93
  94     /** Subclasses should return the address of the symbol <i>symbol</i> or -1 it it doesn't exits in this method
  95         This method is only required if the call() function is used */
  96     protected int lookupSymbol(String symbol) { return -1; }
  97
  98     /** Subclasses should populate a CPUState object representing the cpu state */
  99     protected abstract void getCPUState(CPUState state);
 100
 101     /** Subclasses should set the CPUState to the state held in <i>state</i> */
 102     protected abstract void setCPUState(CPUState state);
 103
 104     protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
 105         Runtime r = (Runtime) super.clone();
 106         r._byteBuf = null;
 107         r.startTime = 0;
 108         r.fds = new FD[OPEN_MAX];
 109         for(int i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] != null) r.fds[i] = fds[i].dup();
 110         int totalPages = writePages.length;
 111         r.readPages = new int[totalPages][];
 112         r.writePages = new int[totalPages][];
 113         for(int i=0;i<totalPages;i++) {
 114             if(readPages[i] == null) continue;
 115             if(writePages[i] == null) r.readPages[i] = readPages[i];
 116             else r.readPages[i] = r.writePages[i] = (int[])writePages[i].clone();
 117         }
 118         return r;
 119     }
 120
 121     protected Runtime(int pageSize, int totalPages) {
 122         if(pageSize <= 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize <= 0");
 123         if(totalPages <= 0) throw new IllegalArgumentException("totalPages <= 0");
 124         if((pageSize&(pageSize-1)) != 0) throw new IllegalArgumentException("pageSize not a power of two");
 125
 126         int _pageShift = 0;
 127         while(pageSize>>>_pageShift != 1) _pageShift++;
 128         pageShift = _pageShift;
 129
 130         int heapStart = heapStart();
 131         int totalMemory = totalPages * pageSize;
 132         int stackSize = max(totalMemory/512,ARG_MAX+65536);
 133         int stackPages = 0;
 134         if(totalPages > 1) {
 135             stackSize = max(stackSize,pageSize);
 136             stackSize = (stackSize + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 137             stackPages = stackSize >>> pageShift;
 138             heapStart = (heapStart + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 139             if(stackPages + STACK_GUARD_PAGES + (heapStart >>> pageShift) >= totalPages)
 140                 throw new IllegalArgumentException("total pages too small");
 141         } else {
 142             if(pageSize < heapStart + stackSize) throw new IllegalArgumentException("total memory too small");
 143             heapStart = (heapStart + 4095) & ~4096;
 144         }
 145
 146         stackBottom = totalMemory - stackSize;
 147         heapEnd = heapStart;
 148
 149         readPages = new int[totalPages][];
 150         writePages = new int[totalPages][];
 151
 152         if(totalPages == 1) {
 153             readPages[0] = writePages[0] = new int[pageSize>>2];
 154         } else {
 155             for(int i=(stackBottom >>> pageShift);i<writePages.length;i++) {
 156                 readPages[i] = writePages[i] = new int[pageSize>>2];
 157             }
 158         }
 159
 160         InputStream stdin = Boolean.valueOf(getSystemProperty("nestedvm.textstdin")).booleanValue() ? new TextInputStream(System.in) : System.in;
 161         addFD(new StdinFD(stdin));
 162         addFD(new StdoutFD(System.out));
 163         addFD(new StdoutFD(System.err));
 164     }
 165
 166     /** Copy everything from <i>src</i> to <i>addr</i> initializing uninitialized pages if required.
 167        Newly initalized pages will be marked read-only if <i>ro</i> is set */
 168     protected final void initPages(int[] src, int addr, boolean ro) {
 169         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 170         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 171
 172         for(int i=0;i<src.length;) {
 173             int page = addr >>> pageShift;
 174             int start = (addr&pageMask)>>2;
 175             int elements = min(pageWords-start,src.length-i);
 176             if(readPages[page]==null) {
 177                 initPage(page,ro);
 178             } else if(!ro) {
 179                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 180             }
 181             System.arraycopy(src,i,readPages[page],start,elements);
 182             i += elements;
 183             addr += elements*4;
 184         }
 185     }
 186
 187     /** Initialize <i>words</i> of pages starting at <i>addr</i> to 0 */
 188     protected final void clearPages(int addr, int words) {
 189         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 190         int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 191
 192         for(int i=0;i<words;) {
 193             int page = addr >>> pageShift;
 194             int start = (addr&pageMask)>>2;
 195             int elements = min(pageWords-start,words-i);
 196             if(readPages[page]==null) {
 197                 readPages[page] = writePages[page] = new int[pageWords];
 198             } else {
 199                 if(writePages[page] == null) writePages[page] = readPages[page];
 200                 for(int j=start;j<start+elements;j++) writePages[page][j] = 0;
 201             }
 202             i += elements;
 203             addr += elements*4;
 204         }
 205     }
 206
 207     /** Copies <i>length</i> bytes from the processes memory space starting at
 208         <i>addr</i> INTO a java byte array <i>a</i> */
 209     public final void copyin(int addr, byte[] buf, int count) throws ReadFaultException {
 210         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 211         int pageMask = pageWords - 1;
 212
 213         int x=0;
 214         if(count == 0) return;
 215         if((addr&3)!=0) {
 216             int word = memRead(addr&~3);
 217             switch(addr&3) {
 218                 case 1: buf[x++] = (byte)((word>>>16)&0xff); if(--count==0) break;
 219                 case 2: buf[x++] = (byte)((word>>> 8)&0xff); if(--count==0) break;
 220                 case 3: buf[x++] = (byte)((word>>> 0)&0xff); if(--count==0) break;
 221             }
 222             addr = (addr&~3)+4;
 223         }
 224         if((count&~3) != 0) {
 225             int c = count>>>2;
 226             int a = addr>>>2;
 227             while(c != 0) {
 228                 int[] page = readPages[a >>> (pageShift-2)];
 229                 if(page == null) throw new ReadFaultException(a<<2);
 230                 int index = a&pageMask;
 231                 int n = min(c,pageWords-index);
 232                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4) {
 233                     int word = page[index+i];
 234                     buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff); buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 235                     buf[x+2] = (byte)((word>>> 8)&0xff); buf[x+3] = (byte)((word>>> 0)&0xff);
 236                 }
 237                 a += n; c -=n;
 238             }
 239             addr = a<<2; count &=3;
 240         }
 241         if(count != 0) {
 242             int word = memRead(addr);
 243             switch(count) {
 244                 case 3: buf[x+2] = (byte)((word>>>8)&0xff);
 245                 case 2: buf[x+1] = (byte)((word>>>16)&0xff);
 246                 case 1: buf[x+0] = (byte)((word>>>24)&0xff);
 247             }
 248         }
 249     }
 250
 251     /** Copies <i>length</i> bytes OUT OF the java array <i>a</i> into the processes memory
 252         space at <i>addr</i> */
 253     public final void copyout(byte[] buf, int addr, int count) throws FaultException {
 254         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 255         int pageWordMask = pageWords - 1;
 256
 257         int x=0;
 258         if(count == 0) return;
 259         if((addr&3)!=0) {
 260             int word = memRead(addr&~3);
 261             switch(addr&3) {
 262                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((buf[x++]&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 263                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((buf[x++]&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 264                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((buf[x++]&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 265             }
 266             memWrite(addr&~3,word);
 267             addr += x;
 268         }
 269
 270         if((count&~3) != 0) {
 271             int c = count>>>2;
 272             int a = addr>>>2;
 273             while(c != 0) {
 274                 int[] page = writePages[a >>> (pageShift-2)];
 275                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 276                 int index = a&pageWordMask;
 277                 int n = min(c,pageWords-index);
 278                 for(int i=0;i<n;i++,x+=4)
 279                     page[index+i] = ((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8)|((buf[x+3]&0xff)<<0);
 280                 a += n; c -=n;
 281             }
 282             addr = a<<2; count&=3;
 283         }
 284
 285         if(count != 0) {
 286             int word = memRead(addr);
 287             switch(count) {
 288                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24); break;
 289                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16); break;
 290                 case 3: word = (word&0x000000ff)|((buf[x+0]&0xff)<<24)|((buf[x+1]&0xff)<<16)|((buf[x+2]&0xff)<<8); break;
 291             }
 292             memWrite(addr,word);
 293         }
 294     }
 295
 296     public final void memcpy(int dst, int src, int count) throws FaultException {
 297         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 298         int pageWordMask = pageWords - 1;
 299         if((dst&3) == 0 && (src&3)==0) {
 300             if((count&~3) != 0) {
 301                 int c = count>>2;
 302                 int s = src>>>2;
 303                 int d = dst>>>2;
 304                 while(c != 0) {
 305                     int[] srcPage = readPages[s>>>(pageShift-2)];
 306                     if(srcPage == null) throw new ReadFaultException(s<<2);
 307                     int[] dstPage = writePages[d>>>(pageShift-2)];
 308                     if(dstPage == null) throw new WriteFaultException(d<<2);
 309                     int srcIndex = s&pageWordMask;
 310                     int dstIndex = d&pageWordMask;
 311                     int n = min(c,pageWords-max(srcIndex,dstIndex));
 312                     System.arraycopy(srcPage,srcIndex,dstPage,dstIndex,n);
 313                     s += n; d += n; c -= n;
 314                 }
 315                 src = s<<2; dst = d<<2; count&=3;
 316             }
 317             if(count != 0) {
 318                 int word1 = memRead(src);
 319                 int word2 = memRead(dst);
 320                 switch(count) {
 321                     case 1: memWrite(dst,(word1&0xff000000)|(word2&0x00ffffff)); break;
 322                     case 2: memWrite(dst,(word1&0xffff0000)|(word2&0x0000ffff)); break;
 323                     case 3: memWrite(dst,(word1&0xffffff00)|(word2&0x000000ff)); break;
 324                 }
 325             }
 326         } else {
 327             while(count > 0) {
 328                 int n = min(count,MAX_CHUNK);
 329                 byte[] buf = byteBuf(n);
 330                 copyin(src,buf,n);
 331                 copyout(buf,dst,n);
 332                 count -= n; src += n; dst += n;
 333             }
 334         }
 335     }
 336
 337     public final void memset(int addr, int ch, int count) throws FaultException {
 338         int pageWords = (1<<pageShift)>>>2;
 339         int pageWordMask = pageWords - 1;
 340
 341         int fourBytes = ((ch&0xff)<<24)|((ch&0xff)<<16)|((ch&0xff)<<8)|((ch&0xff)<<0);
 342         if((addr&3)!=0) {
 343             int word = memRead(addr&~3);
 344             switch(addr&3) {
 345                 case 1: word = (word&0xff00ffff)|((ch&0xff)<<16); if(--count==0) break;
 346                 case 2: word = (word&0xffff00ff)|((ch&0xff)<< 8); if(--count==0) break;
 347                 case 3: word = (word&0xffffff00)|((ch&0xff)<< 0); if(--count==0) break;
 348             }
 349             memWrite(addr&~3,word);
 350             addr = (addr&~3)+4;
 351         }
 352         if((count&~3) != 0) {
 353             int c = count>>2;
 354             int a = addr>>>2;
 355             while(c != 0) {
 356                 int[] page = readPages[a>>>(pageShift-2)];
 357                 if(page == null) throw new WriteFaultException(a<<2);
 358                 int index = a&pageWordMask;
 359                 int n = min(c,pageWords-index);
 360                 Arrays.fill(page,index,index+n,fourBytes);
 361                 a += n; c -= n;
 362             }
 363             addr = a<<2; count&=3;
 364         }
 365         if(count != 0) {
 366             int word = memRead(addr);
 367             switch(count) {
 368                 case 1: word = (word&0x00ffffff)|(fourBytes&0xff000000); break;
 369                 case 2: word = (word&0x0000ffff)|(fourBytes&0xffff0000); break;
 370                 case 3: word = (word&0x000000ff)|(fourBytes&0xffffff00); break;
 371             }
 372             memWrite(addr,word);
 373         }
 374     }
 375
 376     /** Read a word from the processes memory at <i>addr</i> */
 377     public final int memRead(int addr) throws ReadFaultException  {
 378         if((addr & 3) != 0) throw new ReadFaultException(addr);
 379         return unsafeMemRead(addr);
 380     }
 381
 382     protected final int unsafeMemRead(int addr) throws ReadFaultException {
 383         int page = addr >>> pageShift;
 384         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 385         try {
 386             return readPages[page][entry];
 387         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 388             if(page < 0 || page >= readPages.length) throw new ReadFaultException(addr);
 389             throw e; // should never happen
 390         } catch(NullPointerException e) {
 391             throw new ReadFaultException(addr);
 392         }
 393     }
 394
 395     /** Writes a word to the processes memory at <i>addr</i> */
 396     public final void memWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException  {
 397         if((addr & 3) != 0) throw new WriteFaultException(addr);
 398         unsafeMemWrite(addr,value);
 399     }
 400
 401     protected final void unsafeMemWrite(int addr, int value) throws WriteFaultException {
 402         int page = addr >>> pageShift;
 403         int entry = (addr&(1<<pageShift) - 1)>>2;
 404         try {
 405             writePages[page][entry] = value;
 406         } catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
 407             if(page < 0 || page >= writePages.length) throw new WriteFaultException(addr);
 408             throw e; // should never happen
 409         } catch(NullPointerException e) {
 410             throw new WriteFaultException(addr);
 411         }
 412     }
 413
 414     /** Created a new non-empty writable page at page number <i>page</i> */
 415     private final int[] initPage(int page) { return initPage(page,false); }
 416     /** Created a new non-empty page at page number <i>page</i>. If <i>ro</i> is set the page will be read-only */
 417     private final int[] initPage(int page, boolean ro) {
 418         int[] buf = new int[(1<<pageShift)>>>2];
 419         writePages[page] = ro ? null : buf;
 420         readPages[page] = buf;
 421         return buf;
 422     }
 423
 424     /** Returns the exit status of the process. (only valid if state == DONE)
 425         @see Runtime#state */
 426     public final int exitStatus() {
 427         if(state != EXITED) throw new IllegalStateException("exitStatus() called in an inappropriate state");
 428         return exitStatus;
 429     }
 430
 431     private int addStringArray(String[] strings, int topAddr) throws FaultException {
 432         int count = strings.length;
 433         int total = 0; /* null last table entry  */
 434         for(int i=0;i<count;i++) total += strings[i].length() + 1;
 435         total += (count+1)*4;
 436         int start = (topAddr - total)&~3;
 437         int addr = start + (count+1)*4;
 438         int[] table = new int[count+1];
 439         try {
 440             for(int i=0;i<count;i++) {
 441                 byte[] a = getBytes(strings[i]);
 442                 table[i] = addr;
 443                 copyout(a,addr,a.length);
 444                 memset(addr+a.length,0,1);
 445                 addr += a.length + 1;
 446             }
 447             addr=start;
 448             for(int i=0;i<count+1;i++) {
 449                 memWrite(addr,table[i]);
 450                 addr += 4;
 451             }
 452         } catch(FaultException e) {
 453             throw new RuntimeException(e.toString());
 454         }
 455         return start;
 456     }
 457
 458     String[] createEnv(String[] extra) { if(extra == null) extra = new String[0]; return extra; }
 459
 460     /** Sets word number <i>index</i> in the _user_info table to <i>word</i>
 461      * The user_info table is a chunk of memory in the program's memory defined by the
 462      * symbol "user_info". The compiler/interpreter automatically determine the size
 463      * and location of the user_info table from the ELF symbol table. setUserInfo and
 464      * getUserInfo are used to modify the words in the user_info table. */
 465     public void setUserInfo(int index, int word) {
 466         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 467         try {
 468             memWrite(userInfoBase()+index*4,word);
 469         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 470     }
 471
 472     /** Returns the word in the _user_info table entry <i>index</i>
 473         @see Runtime#setUserInfo(int,int) setUserInfo */
 474     public int getUserInfo(int index) {
 475         if(index < 0 || index >= userInfoSize()/4) throw new IndexOutOfBoundsException("setUserInfo called with index >= " + (userInfoSize()/4));
 476         try {
 477             return memRead(userInfoBase()+index*4);
 478         } catch(FaultException e) { throw new RuntimeException(e.toString()); }
 479     }
 480
 481     /** Calls _execute() (subclass's execute()) and catches exceptions */
 482     // FEATURE: Have these call kill() so we get a pretty message to stdout
 483     private void __execute() {
 484         try {
 485             _execute();
 486         } catch(FaultException e) {
 487             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 488             sys_exit(128+11); // SIGSEGV
 489             exitException = e;
 490         } catch(ExecutionException e) {
 491             if(STDERR_DIAG) e.printStackTrace();
 492             sys_exit(128+4); // SIGILL
 493             exitException = e;
 494         }
 495     }
 496
 497     /** Executes the process until the PAUSE syscall is invoked or the process exits. Returns true if the process exited. */
 498     public final boolean execute()  {
 499         if(state != PAUSED) throw new IllegalStateException("execute() called in inappropriate state");
 500         if(startTime == 0) startTime = System.currentTimeMillis();
 501         state = RUNNING;
 502         __execute();
 503         if(state != PAUSED && state != EXITED && state != EXECED)
 504             throw new IllegalStateException("execute() ended up in an inappropriate state (" + state + ")");
 505         return state != PAUSED;
 506     }
 507
 508     static String[] concatArgv(String argv0, String[] rest) {
 509         String[] argv = new String[rest.length+1];
 510         System.arraycopy(rest,0,argv,1,rest.length);
 511         argv[0] = argv0;
 512         return argv;
 513     }
 514
 515     public final int run() { return run(null); }
 516     public final int run(String argv0, String[] rest) { return run(concatArgv(argv0,rest)); }
 517     public final int run(String[] args) { return run(args,null); }
 518
 519     /** Runs the process until it exits and returns the exit status.
 520         If the process executes the PAUSE syscall execution will be paused for 500ms and a warning will be displayed */
 521     public final int run(String[] args, String[] env) {
 522         start(args,env);
 523         for(;;) {
 524             if(execute()) break;
 525             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Pause requested while executing run()");
 526         }
 527         if(state == EXECED && STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Process exec()ed while being run under run()");
 528         return state == EXITED ? exitStatus() : 0;
 529     }
 530
 531     public final void start() { start(null); }
 532     public final void start(String[] args) { start(args,null); }
 533
 534     /** Initializes the process and prepairs it to be executed with execute() */
 535     public final void start(String[] args, String[] environ)  {
 536         int top, sp, argsAddr, envAddr;
 537         if(state != STOPPED) throw new IllegalStateException("start() called in inappropriate state");
 538
 539         if(args == null) args = new String[]{getClass().getName()};
 540
 541         sp = top = writePages.length*(1<<pageShift);
 542         try {
 543             sp = argsAddr = addStringArray(args,sp);
 544             sp = envAddr = addStringArray(createEnv(environ),sp);
 545         } catch(FaultException e) {
 546             throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 547         }
 548         sp &= ~15;
 549         if(top - sp > ARG_MAX) throw new IllegalArgumentException("args/environ too big");
 550
 551         // HACK: heapStart() isn't always available when the constructor
 552         // is run and this sometimes doesn't get initialized
 553         if(heapEnd == 0) {
 554             heapEnd = heapStart();
 555             if(heapEnd == 0) throw new Error("heapEnd == 0");
 556             int pageSize = writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 557             heapEnd = (heapEnd + pageSize - 1) & ~(pageSize-1);
 558         }
 559
 560         CPUState cpuState = new CPUState();
 561         cpuState.r[A0] = argsAddr;
 562         cpuState.r[A1] = envAddr;
 563         cpuState.r[SP] = sp;
 564         cpuState.r[RA] = 0xdeadbeef;
 565         cpuState.r[GP] = gp();
 566         cpuState.pc = entryPoint();
 567         setCPUState(cpuState);
 568
 569         state = PAUSED;
 570
 571         _started();
 572     }
 573
 574     /** Hook for subclasses to do their own startup */
 575     void _started() {  }
 576
 577     public final int call(String sym, Object[] args) throws CallException, FaultException {
 578         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 579         if(args.length > 7) throw new IllegalArgumentException("args.length > 7");
 580         CPUState state = new CPUState();
 581         getCPUState(state);
 582
 583         int sp = state.r[SP];
 584         int[] ia = new int[args.length];
 585         for(int i=0;i<args.length;i++) {
 586             Object o = args[i];
 587             byte[] buf = null;
 588             if(o instanceof String) {
 589                 buf = getBytes((String)o);
 590             } else if(o instanceof byte[]) {
 591                 buf = (byte[]) o;
 592             } else if(o instanceof Number) {
 593                 ia[i] = ((Number)o).intValue();
 594             }
 595             if(buf != null) {
 596                 sp -= buf.length;
 597                 copyout(buf,sp,buf.length);
 598                 ia[i] = sp;
 599             }
 600         }
 601         int oldSP = state.r[SP];
 602         if(oldSP == sp) return call(sym,ia);
 603
 604         state.r[SP] = sp;
 605         setCPUState(state);
 606         int ret = call(sym,ia);
 607         state.r[SP] = oldSP;
 608         setCPUState(state);
 609         return ret;
 610     }
 611
 612     public final int call(String sym) throws CallException { return call(sym,new int[]{}); }
 613     public final int call(String sym, int a0) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0}); }
 614     public final int call(String sym, int a0, int a1) throws CallException  { return call(sym,new int[]{a0,a1}); }
 615
 616     /** Calls a function in the process with the given arguments */
 617     public final int call(String sym, int[] args) throws CallException {
 618         int func = lookupSymbol(sym);
 619         if(func == -1) throw new CallException(sym + " not found");
 620         int helper = lookupSymbol("_call_helper");
 621         if(helper == -1) throw new CallException("_call_helper not found");
 622         return call(helper,func,args);
 623     }
 624
 625     /** Executes the code at <i>addr</i> in the process setting A0-A3 and S0-S3 to the given arguments
 626         and returns the contents of V1 when the the pause syscall is invoked */
 627     //public final int call(int addr, int a0, int a1, int a2, int a3, int s0, int s1, int s2, int s3) {
 628     public final int call(int addr, int a0, int[] rest) throws CallException {
 629         if(rest.length > 7) throw new IllegalArgumentException("rest.length > 7");
 630         if(state != PAUSED && state != CALLJAVA) throw new IllegalStateException("call() called in inappropriate state");
 631         int oldState = state;
 632         CPUState saved = new CPUState();
 633         getCPUState(saved);
 634         CPUState cpustate = saved.dup();
 635
 636         cpustate.r[SP] = cpustate.r[SP]&~15;
 637         cpustate.r[RA] = 0xdeadbeef;
 638         cpustate.r[A0] = a0;
 639         switch(rest.length) {
 640             case 7: cpustate.r[S3] = rest[6];
 641             case 6: cpustate.r[S2] = rest[5];
 642             case 5: cpustate.r[S1] = rest[4];
 643             case 4: cpustate.r[S0] = rest[3];
 644             case 3: cpustate.r[A3] = rest[2];
 645             case 2: cpustate.r[A2] = rest[1];
 646             case 1: cpustate.r[A1] = rest[0];
 647         }
 648         cpustate.pc = addr;
 649
 650         state = RUNNING;
 651
 652         setCPUState(cpustate);
 653         __execute();
 654         getCPUState(cpustate);
 655         setCPUState(saved);
 656
 657         if(state != PAUSED) throw new CallException("Process exit()ed while servicing a call() request");
 658         state = oldState;
 659
 660         return cpustate.r[V1];
 661     }
 662
 663     /** Allocated an entry in the FileDescriptor table for <i>fd</i> and returns the number.
 664         Returns -1 if the table is full. This can be used by subclasses to use custom file
 665         descriptors */
 666     public final int addFD(FD fd) {
 667         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("addFD called in inappropriate state");
 668         int i;
 669         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 670         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 671         fds[i] = fd;
 672         closeOnExec[i] = false;
 673         return i;
 674     }
 675
 676     /** Closes file descriptor <i>fdn</i> and removes it from the file descriptor table */
 677     public final boolean closeFD(int fdn) {
 678         if(state == EXITED || state == EXECED) throw new IllegalStateException("closeFD called in inappropriate state");
 679         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return false;
 680         if(fds[fdn] == null) return false;
 681         fds[fdn].close();
 682         fds[fdn] = null;
 683         return true;
 684     }
 685
 686     /** Duplicates the file descriptor <i>fdn</i> and returns the new fs */
 687     public final int dupFD(int fdn) {
 688         int i;
 689         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -1;
 690         if(fds[fdn] == null) return -1;
 691         for(i=0;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i] == null) break;
 692         if(i==OPEN_MAX) return -1;
 693         fds[i] = fds[fdn].dup();
 694         return i;
 695     }
 696
 697     public static final int RD_ONLY = 0;
 698     public static final int WR_ONLY = 1;
 699     public static final int RDWR = 2;
 700
 701     public static final int O_CREAT = 0x0200;
 702     public static final int O_EXCL = 0x0800;
 703     public static final int O_APPEND = 0x0008;
 704     public static final int O_TRUNC = 0x0400;
 705     public static final int O_NONBLOCK = 0x4000;
 706     public static final int O_NOCTTY = 0x8000;
 707
 708
 709     FD hostFSOpen(final File f, int flags, int mode, final Object data) throws ErrnoException {
 710         if((flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)) != 0) {
 711             if(STDERR_DIAG)
 712                 System.err.println("WARNING: Unsupported flags passed to open(\"" + f + "\"): " + toHex(flags & ~(3|O_CREAT|O_EXCL|O_APPEND|O_TRUNC)));
 713
 714             throw new ErrnoException(ENOTSUP);
 715         }
 716         boolean write = (flags&3) != RD_ONLY;
 717
 718         if(sm != null && !(write ? sm.allowWrite(f) : sm.allowRead(f))) throw new ErrnoException(EACCES);
 719
 720         if((flags & (O_EXCL|O_CREAT)) == (O_EXCL|O_CREAT)) {
 721             try {
 722                 // NOTE: createNewFile is a Java2 function
 723                 if(!f.createNewFile()) throw new ErrnoException(EEXIST);
 724             } catch(IOException e) {
 725                 throw new ErrnoException(EIO);
 726             }
 727         } else if(!f.exists()) {
 728             if((flags&O_CREAT)==0) return null;
 729         } else if(f.isDirectory()) {
 730             return hostFSDirFD(f,data);
 731         }
 732
 733         final Seekable.File sf;
 734         try {
 735             sf = new Seekable.File(f,write);
 736         } catch(FileNotFoundException e) {
 737             if(e.getMessage() != null && e.getMessage().indexOf("Permission denied") >= 0) throw new ErrnoException(EACCES);
 738             return null;
 739         } catch(IOException e) { throw new ErrnoException(EIO); }
 740
 741         return new SeekableFD(sf,flags) { protected FStat _fstat() { return hostFStat(f,data); } };
 742     }
 743
 744     FStat hostFStat(File f, Object data) { return new HostFStat(f); }
 745
 746     FD hostFSDirFD(File f, Object data) { return null; }
 747
 748     FD _open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 749         return hostFSOpen(new File(path),flags,mode,null);
 750     }
 751
 752     /** The open syscall */
 753     private int sys_open(int addr, int flags, int mode) throws ErrnoException, FaultException {
 754         flags &= ~O_NOCTTY; // this is meaningless under nestedvm
 755         FD fd = _open(cstring(addr),flags,mode);
 756         if(fd == null) return -ENOENT;
 757         int fdn = addFD(fd);
 758         if(fdn == -1) { fd.close(); return -ENFILE; }
 759         return fdn;
 760     }
 761
 762     /** The write syscall */
 763
 764     private int sys_write(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 765         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 766         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 767         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 768         byte[] buf = byteBuf(count);
 769         copyin(addr,buf,count);
 770         try {
 771             return fds[fdn].write(buf,0,count);
 772         } catch(ErrnoException e) {
 773             if(e.errno == EPIPE) sys_exit(128+13);
 774             throw e;
 775         }
 776     }
 777
 778     /** The read syscall */
 779     private int sys_read(int fdn, int addr, int count) throws FaultException, ErrnoException {
 780         count = Math.min(count,MAX_CHUNK);
 781         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 782         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 783         byte[] buf = byteBuf(count);
 784         int n = fds[fdn].read(buf,0,count);
 785         copyout(buf,addr,n);
 786         return n;
 787     }
 788
 789     /** The close syscall */
 790     private int sys_close(int fdn) {
 791         return closeFD(fdn) ? 0 : -EBADFD;
 792     }
 793
 794
 795     /** The seek syscall */
 796     private int sys_lseek(int fdn, int offset, int whence) throws ErrnoException {
 797         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 798         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 799         if(whence != SEEK_SET && whence !=  SEEK_CUR && whence !=  SEEK_END) return -EINVAL;
 800         int n = fds[fdn].seek(offset,whence);
 801         return n < 0 ? -ESPIPE : n;
 802     }
 803
 804     /** The stat/fstat syscall helper */
 805     int stat(FStat fs, int addr) throws FaultException {
 806         memWrite(addr+0,(fs.dev()<<16)|(fs.inode()&0xffff)); // st_dev (top 16), // st_ino (bottom 16)
 807         memWrite(addr+4,((fs.type()&0xf000))|(fs.mode()&0xfff)); // st_mode
 808         memWrite(addr+8,1<<16); // st_nlink (top 16) // st_uid (bottom 16)
 809         memWrite(addr+12,0); // st_gid (top 16) // st_rdev (bottom 16)
 810         memWrite(addr+16,fs.size()); // st_size
 811         memWrite(addr+20,fs.atime()); // st_atime
 812         // memWrite(addr+24,0) // st_spare1
 813         memWrite(addr+28,fs.mtime()); // st_mtime
 814         // memWrite(addr+32,0) // st_spare2
 815         memWrite(addr+36,fs.ctime()); // st_ctime
 816         // memWrite(addr+40,0) // st_spare3
 817         memWrite(addr+44,fs.blksize()); // st_bklsize;
 818         memWrite(addr+48,fs.blocks()); // st_blocks
 819         // memWrite(addr+52,0) // st_spare4[0]
 820         // memWrite(addr+56,0) // st_spare4[1]
 821         return 0;
 822     }
 823
 824     /** The fstat syscall */
 825     private int sys_fstat(int fdn, int addr) throws FaultException {
 826         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 827         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 828         return stat(fds[fdn].fstat(),addr);
 829     }
 830
 831     /*
 832     struct timeval {
 833     long tv_sec;
 834     long tv_usec;
 835     };
 836     */
 837     private int sys_gettimeofday(int timevalAddr, int timezoneAddr) throws FaultException {
 838         long now = System.currentTimeMillis();
 839         int tv_sec = (int)(now / 1000);
 840         int tv_usec = (int)((now%1000)*1000);
 841         memWrite(timevalAddr+0,tv_sec);
 842         memWrite(timevalAddr+4,tv_usec);
 843         return 0;
 844     }
 845
 846     private int sys_sleep(int sec) {
 847         if(sec < 0) sec = Integer.MAX_VALUE;
 848         try {
 849             Thread.sleep((long)sec*1000);
 850             return 0;
 851         } catch(InterruptedException e) {
 852             return -1;
 853         }
 854     }
 855
 856     /*
 857       #define _CLOCKS_PER_SEC_ 1000
 858       #define    _CLOCK_T_    unsigned long
 859     struct tms {
 860       clock_t   tms_utime;
 861       clock_t   tms_stime;
 862       clock_t   tms_cutime;
 863       clock_t   tms_cstime;
 864     };*/
 865
 866     private int sys_times(int tms) {
 867         long now = System.currentTimeMillis();
 868         int userTime = (int)((now - startTime)/16);
 869         int sysTime = (int)((now - startTime)/16);
 870
 871         try {
 872             if(tms!=0) {
 873                 memWrite(tms+0,userTime);
 874                 memWrite(tms+4,sysTime);
 875                 memWrite(tms+8,userTime);
 876                 memWrite(tms+12,sysTime);
 877             }
 878         } catch(FaultException e) {
 879             return -EFAULT;
 880         }
 881         return (int)now;
 882     }
 883
 884     private int sys_sysconf(int n) {
 885         switch(n) {
 886             case _SC_CLK_TCK: return 1000;
 887             case _SC_PAGESIZE: return  writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift);
 888             case _SC_PHYS_PAGES: return writePages.length == 1 ? (1<<pageShift)/4096 : writePages.length;
 889             default:
 890                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Attempted to use unknown sysconf key: " + n);
 891                 return -EINVAL;
 892         }
 893     }
 894
 895     /** The sbrk syscall. This can also be used by subclasses to allocate memory.
 896         <i>incr</i> is how much to increase the break by */
 897     public final int sbrk(int incr) {
 898         if(incr < 0) return -ENOMEM;
 899         if(incr==0) return heapEnd;
 900         incr = (incr+3)&~3;
 901         int oldEnd = heapEnd;
 902         int newEnd = oldEnd + incr;
 903         if(newEnd >= stackBottom) return -ENOMEM;
 904
 905         if(writePages.length > 1) {
 906             int pageMask = (1<<pageShift) - 1;
 907             int pageWords = (1<<pageShift) >>> 2;
 908             int start = (oldEnd + pageMask) >>> pageShift;
 909             int end = (newEnd + pageMask) >>> pageShift;
 910             try {
 911                 for(int i=start;i<end;i++) readPages[i] = writePages[i] = new int[pageWords];
 912             } catch(OutOfMemoryError e) {
 913                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Caught OOM Exception in sbrk: " + e);
 914                 return -ENOMEM;
 915             }
 916         }
 917         heapEnd = newEnd;
 918         return oldEnd;
 919     }
 920
 921     /** The getpid syscall */
 922     private int sys_getpid() { return getPid(); }
 923     int getPid() { return 1; }
 924
 925     public static interface CallJavaCB { public int call(int a, int b, int c, int d); }
 926
 927     private int sys_calljava(int a, int b, int c, int d) {
 928         if(state != RUNNING) throw new IllegalStateException("wound up calling sys_calljava while not in RUNNING");
 929         if(callJavaCB != null) {
 930             state = CALLJAVA;
 931             int ret;
 932             try {
 933                 ret = callJavaCB.call(a,b,c,d);
 934             } catch(RuntimeException e) {
 935                 System.err.println("Error while executing callJavaCB");
 936                     e.printStackTrace();
 937                 ret = 0;
 938             }
 939             state = RUNNING;
 940             return ret;
 941         } else {
 942             if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: calljava syscall invoked without a calljava callback set");
 943             return 0;
 944         }
 945     }
 946
 947     private int sys_pause() {
 948         state = PAUSED;
 949         return 0;
 950     }
 951
 952     private int sys_getpagesize() { return writePages.length == 1 ? 4096 : (1<<pageShift); }
 953
 954     /** Hook for subclasses to do something when the process exits  */
 955     void _exited() {  }
 956
 957     private int sys_exit(int status) {
 958         exitStatus = status;
 959         for(int i=0;i<fds.length;i++) if(fds[i] != null) closeFD(i);
 960         state = EXITED;
 961         _exited();
 962         return 0;
 963     }
 964
 965     private int sys_fcntl(int fdn, int cmd, int arg) {
 966         int i;
 967
 968         if(fdn < 0 || fdn >= OPEN_MAX) return -EBADFD;
 969         if(fds[fdn] == null) return -EBADFD;
 970         FD fd = fds[fdn];
 971
 972         switch(cmd) {
 973             case F_DUPFD:
 974                 if(arg < 0 || arg >= OPEN_MAX) return -EINVAL;
 975                 for(i=arg;i<OPEN_MAX;i++) if(fds[i]==null) break;
 976                 if(i==OPEN_MAX) return -EMFILE;
 977                 fds[i] = fd.dup();
 978                 return 0;
 979             case F_GETFL:
 980                 return fd.flags();
 981             case F_SETFD:
 982                 closeOnExec[fdn] = arg != 0;
 983                 return 0;
 984             case F_GETFD:
 985                 return closeOnExec[fdn] ? 1 : 0;
 986             default:
 987                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("WARNING: Unknown fcntl command: " + cmd);
 988                 return -ENOSYS;
 989         }
 990     }
 991
 992     /** The syscall dispatcher.
 993         The should be called by subclasses when the syscall instruction is invoked.
 994         <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
 995         the contenst of A0, A1, A2, and A3. The call MAY change the state
 996         @see Runtime#state state */
 997     protected final int syscall(int syscall, int a, int b, int c, int d) {
 998         try {
 999             return _syscall(syscall,a,b,c,d);
1000         } catch(ErrnoException e) {
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_fcntl: return sys_fcntl(a,b,c);
1029             case SYS_sysconf: return sys_sysconf(a);
1030
1031             case SYS_memcpy: memcpy(a,b,c); return a;
1032             case SYS_memset: memset(a,b,c); return a;
1033
1034             case SYS_kill:
1035             case SYS_fork:
1036             case SYS_pipe:
1037             case SYS_dup2:
1038             case SYS_waitpid:
1039             case SYS_stat:
1040             case SYS_mkdir:
1041             case SYS_getcwd:
1042             case SYS_chdir:
1043                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use a UnixRuntime syscall in Runtime (" + syscall + ")");
1044                 return -ENOSYS;
1045             default:
1046                 if(STDERR_DIAG) System.err.println("Attempted to use unknown syscall: " + syscall);
1047                 return -ENOSYS;
1048         }
1049     }
1050
1051     public int xmalloc(int size) { int p=malloc(size); if(p==0) throw new RuntimeException("malloc() failed"); return p; }
1052     public int xrealloc(int addr,int newsize) { int p=realloc(addr,newsize); if(p==0) throw new RuntimeException("realloc() failed"); return p; }
1053     public int realloc(int addr, int newsize) { try { return call("realloc",addr,newsize); } catch(CallException e) { return 0; } }
1054     public int malloc(int size) { try { return call("malloc",size); } catch(CallException e) { return 0; } }
1055     public void free(int p) { try { if(p!=0) call("free",p); } catch(CallException e) { /*noop*/ } }
1056
1057     /** Helper function to create a cstring in main memory */
1058     public int strdup(String s) {
1059         byte[] a;
1060         if(s == null) s = "(null)";
1061         byte[] a2 = getBytes(s);
1062         a = new byte[a2.length+1];
1063         System.arraycopy(a2,0,a,0,a2.length);
1064         int addr = malloc(a.length);
1065         if(addr == 0) return 0;
1066         try {
1067             copyout(a,addr,a.length);
1068         } catch(FaultException e) {
1069             free(addr);
1070             return 0;
1071         }
1072         return addr;
1073     }
1074
1075     /** Helper function to read a cstring from main memory */
1076     public final String cstring(int addr) throws ReadFaultException {
1077         StringBuffer sb = new StringBuffer();
1078         for(;;) {
1079             int word = memRead(addr&~3);
1080             switch(addr&3) {
1081                 case 0: if(((word>>>24)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>24)&0xff)); addr++;
1082                 case 1: if(((word>>>16)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>>16)&0xff)); addr++;
1083                 case 2: if(((word>>> 8)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 8)&0xff)); addr++;
1084                 case 3: if(((word>>> 0)&0xff)==0) return sb.toString(); sb.append((char)((word>>> 0)&0xff)); addr++;
1085             }
1086         }
1087     }
1088
1089     /** File Descriptor class */
1090     public static abstract class FD {
1091         private int refCount = 1;
1092
1093         /** Read some bytes. Should return the number of bytes read, 0 on EOF, or throw an IOException on error */
1094         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1095         /** Write. Should return the number of bytes written or throw an IOException on error */
1096         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1097
1098         /** Seek in the filedescriptor. Whence is SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END. Should return -1 on error or the new position. */
1099         public int seek(int n, int whence)  throws ErrnoException  { return -1; }
1100
1101         public int getdents(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException { throw new ErrnoException(EBADFD); }
1102
1103         public int flags() { return O_RDONLY; }
1104
1105         /** Return a Seekable object representing this file descriptor (can be read only)
1106             This is required for exec() */
1107         Seekable seekable() { return null; }
1108
1109         private FStat cachedFStat = null;
1110         public final FStat fstat() {
1111             if(cachedFStat == null) cachedFStat = _fstat();
1112             return cachedFStat;
1113         }
1114
1115         protected abstract FStat _fstat();
1116
1117         /** Closes the fd */
1118         public final void close() { if(--refCount==0) _close(); }
1119         protected void _close() { /* noop*/ }
1120
1121         FD dup() { refCount++; return this; }
1122     }
1123
1124     /** FileDescriptor class for normal files */
1125     public abstract static class SeekableFD extends FD {
1126         private final int flags;
1127         private final Seekable data;
1128
1129         SeekableFD(Seekable data, int flags) { this.data = data; this.flags = flags; }
1130
1131         protected abstract FStat _fstat();
1132         public int flags() { return flags; }
1133
1134         Seekable seekable() { return data; }
1135
1136         public int seek(int n, int whence) throws ErrnoException {
1137             try {
1138                 switch(whence) {
1139                         case SEEK_SET: break;
1140                         case SEEK_CUR: n += data.pos(); break;
1141                         case SEEK_END: n += data.length(); break;
1142                         default: return -1;
1143                 }
1144                 data.seek(n);
1145                 return n;
1146             } catch(IOException e) {
1147                 throw new ErrnoException(ESPIPE);
1148             }
1149         }
1150
1151         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1152             if((flags&3) == RD_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1153             // NOTE: There is race condition here but we can't fix it in pure java
1154             if((flags&O_APPEND) != 0) seek(0,SEEK_END);
1155             try {
1156                 return data.write(a,off,length);
1157             } catch(IOException e) {
1158                 throw new ErrnoException(EIO);
1159             }
1160         }
1161
1162         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1163             if((flags&3) == WR_ONLY) throw new ErrnoException(EBADFD);
1164             try {
1165                 int n = data.read(a,off,length);
1166                 return n < 0 ? 0 : n;
1167             } catch(IOException e) {
1168                 throw new ErrnoException(EIO);
1169             }
1170         }
1171
1172         protected void _close() { try { data.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1173     }
1174
1175     public static class OutputStreamFD extends FD {
1176         private OutputStream os;
1177         public int flags() { return O_WRONLY; }
1178         public OutputStreamFD(OutputStream os) { this.os = os; }
1179         public int write(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1180             try {
1181                 os.write(a,off,length);
1182                 return length;
1183             } catch(IOException e) {
1184                 throw new ErrnoException(EIO);
1185             }
1186         }
1187         public void _close() { try { os.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ }  }
1188         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1189     }
1190
1191     public static class InputStreamFD extends FD {
1192         private InputStream is;
1193         public int flags() { return O_RDONLY; }
1194         public InputStreamFD(InputStream is) { this.is = is; }
1195         public int read(byte[] a, int off, int length) throws ErrnoException {
1196             try {
1197                 int n = is.read(a,off,length);
1198                 return n < 0 ? 0 : n;
1199             } catch(IOException e) {
1200                 throw new ErrnoException(EIO);
1201             }
1202         }
1203         public void _close() { try { is.close(); } catch(IOException e) { /*ignore*/ } }
1204         public FStat _fstat() { return new FStat(); }
1205     }
1206
1207     static class StdinFD extends InputStreamFD {
1208         public StdinFD(InputStream is) { super(is); }
1209         public void _close() { /* noop */ }
1210         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1211     }
1212
1213     static class StdoutFD extends OutputStreamFD {
1214         public StdoutFD(OutputStream os) { super(os); }
1215         public void _close() { /* noop */ }
1216         public FStat _fstat() { return new FStat() { public int type() { return S_IFCHR; } }; }
1217     }
1218
1219     // FEATURE: TextInputStream: This is pretty inefficient but it is only used for reading from the console on win32
1220     static class TextInputStream extends InputStream {
1221         private int pushedBack = -1;
1222         private final InputStream parent;
1223         public TextInputStream(InputStream parent) { this.parent = parent; }
1224         public int read() throws IOException {
1225             if(pushedBack != -1) { int c = pushedBack; pushedBack = -1; return c; }
1226             int c = parent.read();
1227             if(c == '\r' && (c = parent.read()) != '\n') { pushedBack = c; return '\r'; }
1228             return c;
1229         }
1230         public int read(byte[] buf, int pos, int len) throws IOException {
1231             boolean pb = false;
1232             if(pushedBack != -1 && len > 0) {
1233                 buf[0] = (byte) pushedBack;
1234                 pushedBack = -1;
1235                 pos++; len--; pb = true;
1236             }
1237             int n = parent.read(buf,pos,len);
1238             if(n == -1) return -1;
1239             for(int i=0;i<n;i++) {
1240                 if(buf[pos+i] == '\r') {
1241                     if(i==n-1) {
1242                         int c = parent.read();
1243                         if(c == '\n') buf[pos+i] = '\n';
1244                         else pushedBack = c;
1245                     } else if(buf[pos+i+1] == '\n') {
1246                         System.arraycopy(buf,pos+i+1,buf,pos+i,len-i-1);
1247                         n--;
1248                     }
1249                 }
1250             }
1251             return n + (pb ? 1 : 0);
1252         }
1253     }
1254
1255     public static class FStat {
1256         public static final int S_IFIFO = 0010000;
1257         public static final int S_IFCHR = 0020000;
1258         public static final int S_IFDIR = 0040000;
1259         public static final int S_IFREG = 0100000;
1260
1261         public int dev() { return 1; }
1262         public int inode() { return hashCode() & 0x7fff; }
1263         public int mode() { return 0; }
1264         public int type() { return S_IFIFO; }
1265         public int nlink() { return 0; }
1266         public int uid() { return 0; }
1267         public int gid() { return 0; }
1268         public int size() { return 0; }
1269         public int atime() { return 0; }
1270         public int mtime() { return 0; }
1271         public int ctime() { return 0; }
1272         public int blksize() { return 512; }
1273         public int blocks() { return (size()+blksize()-1)/blksize(); }
1274     }
1275
1276     static class HostFStat extends FStat {
1277         private final File f;
1278         private final boolean executable;
1279         public HostFStat(File f) { this(f,false); }
1280         public HostFStat(File f, boolean executable) {
1281             this.f = f;
1282             this.executable = executable;
1283         }
1284         public int dev() { return 1; }
1285         public int inode() { return f.getName().hashCode() & 0xffff; }
1286         public int type() { return f.isDirectory() ? S_IFDIR : S_IFREG; }
1287         public int nlink() { return 1; }
1288         public int mode() {
1289             int mode = 0;
1290             boolean canread = f.canRead();
1291             if(canread && (executable || f.isDirectory())) mode |= 0111;
1292             if(canread) mode |= 0444;
1293             if(f.canWrite()) mode |= 0222;
1294             return mode;
1295         }
1296         public int size() { return (int) f.length(); }
1297         public int mtime() { return (int)(f.lastModified()/1000); }
1298     }
1299
1300     // Exceptions
1301     public static class ReadFaultException extends FaultException {
1302         public ReadFaultException(int addr) { super(addr); }
1303     }
1304     public static class WriteFaultException extends FaultException {
1305         public WriteFaultException(int addr) { super(addr); }
1306     }
1307     public static class FaultException extends ExecutionException {
1308         public final int addr;
1309         public final RuntimeException cause;
1310         public FaultException(int addr) { super("fault at: " + toHex(addr)); this.addr = addr; cause = null; }
1311         public FaultException(RuntimeException e) { super(e.toString()); addr = -1; cause = e; }
1312     }
1313     public static class ExecutionException extends Exception {
1314         private String message = "(null)";
1315         private String location = "(unknown)";
1316         public ExecutionException() { /* noop */ }
1317         public ExecutionException(String s) { if(s != null) message = s; }
1318         void setLocation(String s) { location = s == null ? "(unknown)" : s; }
1319         public final String getMessage() { return message + " at " + location; }
1320     }
1321     public static class CallException extends Exception {
1322         public CallException(String s) { super(s); }
1323     }
1324
1325     protected static class ErrnoException extends Exception {
1326         public int errno;
1327         public ErrnoException(int errno) { super("Errno: " + errno); this.errno = errno; }
1328     }
1329
1330     // CPU State
1331     protected static class CPUState {
1332         public CPUState() { /* noop */ }
1333         /* GPRs */
1334         public int[] r = new int[32];
1335         /* Floating point regs */
1336         public int[] f = new int[32];
1337         public int hi, lo;
1338         public int fcsr;
1339         public int pc;
1340
1341         public CPUState dup() {
1342                 CPUState c = new CPUState();
1343             c.hi = hi;
1344             c.lo = lo;
1345             c.fcsr = fcsr;
1346             c.pc = pc;
1347             for(int i=0;i<32;i++) {
1348                     c.r[i] = r[i];
1349                 c.f[i] = f[i];
1350             }
1351             return c;
1352         }
1353     }
1354
1355     public static class SecurityManager {
1356         public boolean allowRead(File f) { return true; }
1357         public boolean allowWrite(File f) { return true; }
1358         public boolean allowStat(File f) { return true; }
1359         public boolean allowUnlink(File f) { return true; }
1360     }
1361
1362     // Null pointer check helper function
1363     protected final void nullPointerCheck(int addr) throws ExecutionException {
1364         if(addr < 65536)
1365             throw new ExecutionException("Attempted to dereference a null pointer " + toHex(addr));
1366     }
1367
1368     // Utility functions
1369     byte[] byteBuf(int size) {
1370         if(_byteBuf==null) _byteBuf = new byte[size];
1371         else if(_byteBuf.length < size)
1372             _byteBuf = new byte[min(max(_byteBuf.length*2,size),MAX_CHUNK)];
1373         return _byteBuf;
1374     }
1375
1376     static String getSystemProperty(String key) {
1377         try {
1378             return System.getProperty(key);
1379         } catch(SecurityException e) {
1380             return null;
1381         }
1382     }
1383
1384     /** Decode a packed string */
1385     protected static final int[] decodeData(String s, int words) {
1386         if(s.length() % 8 != 0) throw new IllegalArgumentException("string length must be a multiple of 8");
1387         if((s.length() / 8) * 7 < words*4) throw new IllegalArgumentException("string isn't big enough");
1388         int[] buf = new int[words];
1389         int prev = 0, left=0;
1390         for(int i=0,n=0;n<words;i+=8) {
1391             long l = 0;
1392             for(int j=0;j<8;j++) { l <<= 7; l |= s.charAt(i+j) & 0x7f; }
1393             if(left > 0) buf[n++] = prev | (int)(l>>>(56-left));
1394             if(n < words) buf[n++] = (int) (l >>> (24-left));
1395             left = (left + 8) & 0x1f;
1396             prev = (int)(l << left);
1397         }
1398         return buf;
1399     }
1400
1401     static byte[] getBytes(String s) {
1402         try {
1403             return s.getBytes("ISO-8859-1");
1404         } catch(UnsupportedEncodingException e) {
1405             return null; // should never happen
1406         }
1407     }
1408
1409     final static String toHex(int n) { return "0x" + Long.toString(n & 0xffffffffL, 16); }
1410     final static int min(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
1411     final static int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
1412 }