added callback support for memory access
[dcpu16] / dcpu16.c
index 6f5617ccff86cdd76accf814a68d77bbb011edbe..7d67cb178f88e15aea357c54ee221bb77ae2ff31 100644 (file)
--- a/dcpu16.c
+++ b/dcpu16.c
@@ -21,6 +21,7 @@
  *    2012 04 06 - first functionality achieved
  *    2012 04 09 - minor cleanups
  *    2012 04 10 - moved cli to separate module
+ *    2012 04 12 - added basic callback support for address accesses
  *
  *  TODO
  *    drop checks for assigning to literals -- it won't affect anything anyhow
@@ -33,9 +34,7 @@ static const char * const src_id_ = "$Id$";
 
 static const char regnames_[] = "ABCXYZIJ";
 
-
-static unsigned int trace_mode_ = 0; /* spew overly verbose internals */
-
+/* some default warning and debug reporting functions, which can be overridden by clients */
 #define WARN(...) do { if (warn_cb_) warn_cb_(__VA_ARGS__); } while (0)
 static inline void warn_(char *fmt, ...) __attribute__((format(printf, 1, 2)));
 static inline
@@ -54,7 +53,8 @@ void dcpu16_warn_cb_set(void (*fn)(char *fmt, ...)) {
     warn_cb_ = fn;
 }
 
-#define TRACE(...) do { if (trace_cb_ && trace_mode_) trace_cb_(__VA_ARGS__); } while (0)
+#ifdef DEBUG
+#define TRACE(...) do { if (trace_cb_) trace_cb_(__VA_ARGS__); } while (0)
 static inline void trace_(char *fmt, ...) __attribute__((format(printf, 1, 2)));
 static inline
 void trace_(char *fmt, ...) {
@@ -67,23 +67,80 @@ void trace_(char *fmt, ...) {
     fprintf(stdout, "\n");
     fflush(stdout);
 }
-static void (*trace_cb_)(char *fmt, ...) = trace_;
+#else /* DEBUG */
+#define TRACE(...) do {} while(0)
+#endif /* DEBUG */
+static void (*trace_cb_)(char *fmt, ...) =
+#ifdef DEBUG
+    trace_
+#else /* DEBUG */
+    NULL
+#endif
+    ;
 void dcpu16_trace_cb_set(void (*fn)(char *fmt, ...)) {
     trace_cb_ = fn;
 }
 
 
+/*  dcpu16_acct_add
+ *  Register callback fn to be triggered whenever event matching exactly mask_ev
+ *  and additionally matching any of mask events occur.
+ */
+int dcpu16_acct_add(struct dcpu16 *vm, dcpu16_acct_event_ match_all, dcpu16_acct_event_ match_any, void (*fn)(dcpu16_acct_event_, DCPU16_WORD)) {
+    struct dcpu16_acct_cb cb;
+
+    cb.match_all = match_all;
+    cb.match_any = match_any;
+    cb.fn = fn;
+
+    /* add to vm->cb_table_, vm->cb_table_entries_, vm->cb_table_allocated_ */
+    if (vm->cb_table_entries_ == vm->cb_table_allocated_) {
+        size_t new_entries = vm->cb_table_allocated_ + 32;
+        void *tmp_ptr = realloc(vm->cb_table_, new_entries * sizeof *(vm->cb_table_));
+        if (tmp_ptr == NULL) {
+            fprintf(stderr, "%s():%s", "realloc", strerror(errno));
+            return -1;
+        }
+        vm->cb_table_ = tmp_ptr;
+        vm->cb_table_allocated_ += 32;
+    }
+
+    memcpy(vm->cb_table_ + vm->cb_table_entries_, &cb, sizeof cb);
+    vm->cb_table_entries_++;
+
+    return 0;
+}
+
+/*  acct_event_
+ *  invokes callbacks for specified event
+ */
+static inline
+void acct_event_(struct dcpu16 *vm, dcpu16_acct_event_ ev, DCPU16_WORD addr) {
+    struct dcpu16_acct_cb *cb;
+    size_t i;
+
+    for (i = 0; i < vm->cb_table_entries_; i++) {
+        if ( (cb[i].match_all & ev) == cb[i].match_all    /* exact match on event flags */
+        &&   (cb[i].match_any & ev) ) {                /* any match on rest */
+            cb[i].fn(ev, addr);
+        }
+    }
+}
+
 /*  value_decode_
  * sets *v to be the destination of the value
  * workv is buffer to use to accumulate literal value before use
  * returns true if destination points to literal (id est *v should ignore writes)
  */
-static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WORD **v) {
+static
+unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WORD **v, dcpu16_acct_event_ *e, WORD *e_addr) {
     WORD nextword;
     unsigned int retval = 0;
 
     assert(value <= 0x3f);
 
+    *e = 0;
+
     /* does this value indicate a literal */
     if (value >= 0x1f)
         retval = 1;
@@ -108,6 +165,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
               regnames_[value&0x07],
               d->reg[value&0x07],
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = d->reg[(value & 0x07)];
 
     } else if (value <= 0x17) { /* [next word + register] */
         nextword = d->ram[ d->pc++ ];
@@ -118,6 +177,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
               nextword,
               d->reg[(value & 0x07)],
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = nextword + d->reg[(value & 0x07)];
 
     } else switch (value) {
         case 0x18: /* POP / [sp++] */
@@ -125,6 +186,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
         TRACE(">>     POP [0x%04x] (0x%04x)",
               d->sp - 1,
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = d->sp - 1;
         break;
 
         case 0x19: /* PEEK / [sp] */
@@ -132,6 +195,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
         TRACE(">>     PEEK [0x%04x] (0x%04x)",
               d->sp,
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = d->sp;
         break;
 
         case 0x1a: /* PUSH / [--sp] */
@@ -139,6 +204,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
         TRACE(">>     PUSH [0x%04x] (0x%04x)",
               d->sp + 1,
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = d->sp + 1;
         break;
 
         case 0x1b: /* SP */
@@ -164,6 +231,8 @@ static unsigned int value_decode(struct dcpu16 *d, WORD value, WORD *work_v, WOR
         TRACE(">>     [nextword] [0x%04x] (0x%04x)",
               nextword,
               **v);
+        *e |= DCPU16_ACCT_RAM;
+        *e_addr = nextword;
         break;
 
         case 0x1f: /* next word (literal) / [pc++] */
@@ -203,12 +272,14 @@ struct opcode_entry {
 
 #define OP_IMPL(x) static void op_##x(struct dcpu16 *d, WORD val_a, WORD val_b)
 
-#define OP_NBI_ (void)val_b, (void)b
-#define OP_BASIC_ (void)value_decode(d, val_b, &d->reg_work_[0], &b)
+#define OP_NBI_ (void)val_b, (void)b, (void)ev_b, (void)ev_b_addr
+#define OP_BASIC_ (void)value_decode(d, val_b, &d->reg_work_[0], &b, &ev_b, &ev_b_addr)
 #define OP_TYPE(op_type) WORD *a, *b;\
     unsigned int lit_a;\
+    dcpu16_acct_event_ ev_a = 0, ev_b = 0;\
+    WORD ev_a_addr = 0, ev_b_addr = 0;\
     do {\
-        lit_a = value_decode(d, val_a, &d->reg_work_[0], &a);\
+        lit_a = value_decode(d, val_a, &d->reg_work_[0], &a, &ev_a, &ev_a_addr);\
         op_type;\
         if (d->skip_) {\
             TRACE("++ SKIPPED");\
@@ -219,6 +290,9 @@ struct opcode_entry {
 #define OP_BASIC(x) OP_TYPE(OP_BASIC_)
 #define OP_NBI(x) OP_TYPE(OP_NBI_)
 
+/* accounting helpers */
+#define ACCT_R(ev) do { if (ev) { acct_event_(d, ev | DCPU16_ACCT_EV_READ, ev##_addr); } } while (0)
+#define ACCT_W(ev) do { if (ev) { acct_event_(d, ev | DCPU16_ACCT_EV_WRITE, ev##_addr); } } while (0)
 
 /* extended opcodes */
 
@@ -241,6 +315,8 @@ OP_IMPL(nbi_jsr) {
     OP_NBI(nbi_jsr);
     /* pushes the address of the next instruction to the stack, then sets PC to a */
 
+    ACCT_R(ev_a);
+
     d->ram[ --d->sp ] = d->pc;
     d->pc = *a;
 
@@ -289,6 +365,9 @@ OP_IMPL(set) {
     OP_BASIC(set);
     /* sets a to b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_W(ev_a);
+
     /* only set non-literal target */
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = *b;
@@ -302,12 +381,17 @@ OP_IMPL(add) {
     /* sets a to a+b, sets O to 0x0001 if there's an overflow, 0x0 otherwise */
     unsigned int acc = *a + *b;
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = acc;
     }
-    d->o = acc >> 16;
+    d->o = (acc > 0xffff);
 
     d->cycle += 2;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(sub) {
@@ -315,12 +399,17 @@ OP_IMPL(sub) {
     /* sets a to a-b, sets O to 0xffff if there's an underflow, 0x0 otherwise */
     unsigned int acc = *a - *b;
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = acc;
-    }
-    d->o = acc >> 16;
+    d->o = (acc > 0xffff);
 
+    }
     d->cycle += 2;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(mul) {
@@ -328,17 +417,25 @@ OP_IMPL(mul) {
     /* sets a to a*b, sets O to ((a*b)>>16)&0xffff */
     unsigned int acc = *a * *b;
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = acc;
     }
     d->o = acc >> 16;
     d->cycle += 2;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(div) {
     OP_BASIC(div);
     /* sets a to a/b, sets O to ((a<<16)/b)&0xffff. if b==0, sets a and O to 0 instead. */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (*b == 0) {
         if (val_a < 0x1f) {
             *a = 0;
@@ -356,12 +453,17 @@ OP_IMPL(div) {
     }
 
     d->cycle += 3;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(mod) {
     OP_BASIC(mod);
     /* sets a to a%b. if b==0, sets a to 0 instead. */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (*b == 0) {
         if (val_a < 0x1f) {
             *a = 0;
@@ -373,6 +475,8 @@ OP_IMPL(mod) {
     }
 
     d->cycle += 3;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(shl) {
@@ -380,12 +484,17 @@ OP_IMPL(shl) {
     /* sets a to a<<b, sets O to ((a<<b)>>16)&0xffff */
     unsigned int acc = *a << *b;
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = acc;
     }
     d->o = acc >> 16;
 
     d->cycle += 2;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(shr) {
@@ -393,44 +502,64 @@ OP_IMPL(shr) {
     /* sets a to a>>b, sets O to ((a<<16)>>b)&0xffff */
     unsigned int acc = *a >> *b;
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = acc;
     }
     d->o = (*a << 16) >> *b;
 
     d->cycle += 2;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(and) {
     OP_BASIC(and);
     /* sets a to a&b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = *a & *b;
     }
 
     d->cycle += 1;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(bor) {
     OP_BASIC(bor);
     /* sets a to a|b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = *a | *b;
     }
 
     d->cycle += 1;
+
+    ACCT_W(ev_a);
 }
 
 OP_IMPL(xor) {
     OP_BASIC(xor);
     /* sets a to a^b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (val_a < 0x1f) {
         *a = *a ^ *b;
     }
 
+    ACCT_W(ev_a);
+
     d->cycle += 1;
 }
 
@@ -438,6 +567,9 @@ OP_IMPL(ife) {
     OP_BASIC(ife);
     /* performs next instruction only if a==b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (*a == *b) {
         /* */
     } else {
@@ -452,6 +584,9 @@ OP_IMPL(ifn) {
     OP_BASIC(ifn);
     /* performs next instruction only if a!=b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (*a != *b) {
         /* */
     } else {
@@ -466,6 +601,9 @@ OP_IMPL(ifg) {
     OP_BASIC(ifg);
     /* performs next instruction only if a>b */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if (*a > *b) {
         /* */
     } else {
@@ -480,6 +618,9 @@ OP_IMPL(ifb) {
     OP_BASIC(ifb);
     /* performs next instruction only if (a&b)!=0 */
 
+    ACCT_R(ev_b);
+    ACCT_R(ev_a);
+
     if ((*a & *b) != 0) {
         /* */
     } else {
@@ -543,7 +684,7 @@ void dcpu16_disassemble_print(struct dcpu16 *d, WORD addr) {
     assert(a <= 0x3f);
     assert(b <= 0x3f);
 
-    printf("   next instr 0x%04x: %04x", addr, d->ram[addr]);
+    printf("%04x", d->ram[addr]);
 
     if (opcode != 0)
     {
@@ -574,8 +715,6 @@ void dcpu16_disassemble_print(struct dcpu16 *d, WORD addr) {
     }
 
     dump_value(b, d->ram[addr + 1]);
-
-    printf("\n");
 }
 
 void dcpu16_step(struct dcpu16 *d) {
@@ -603,26 +742,42 @@ void dcpu16_step(struct dcpu16 *d) {
 void dcpu16_state_print(struct dcpu16 *d) {
     unsigned int i;
 
-    printf("---- cycle:0x%08llx %2s:0x%04x %2s:0x%04x %2s:0x%04x\n",
+    printf("(0x%08llx) %2s:0x%04x %2s:0x%04x %2s:0x%04x [%2s]:",
            d->cycle,
-           "PC", d->pc,
+           "O", d->o,
            "SP", d->sp,
-           "O", d->o);
-    printf(" ");
+           "PC", d->pc,
+           "PC");
+
+    dcpu16_disassemble_print(d, d->pc);
+    printf("\n  ");
+
     for (i = 0; i < 8; i++)
         printf("  %c:0x%04x", regnames_[i], d->reg[i]);
     printf("\n");
 }
 
-void dcpu16_dump_ram(struct dcpu16 *d, WORD start, WORD stop) {
+/*  dcpu16_dump_ram
+ *  print raw ram contents from start to stop
+ */
+void dcpu16_dump_ram(struct dcpu16 *d, WORD start, WORD end) {
     unsigned int i, j;
     const unsigned int n = 8; /* words per line */
 
-    for (i = start, j = 0; i <= stop; i++, j++) {
+    for (i = start, j = 0; i <= end; i++, j++) {
         if (j % n == 0)
             printf("0x%04x:\t", i);
         printf(" %04x%s", d->ram[i], (j % n) == (n - 1) ? "\n" : "");
     }
+    if ((j % n) != (n - 1))
+        printf("\n");
+}
+
+/*  dcpu16_reset
+ *  resets a dcpu16 instance to initial state
+ */
+void dcpu16_reset(struct dcpu16 *d) {
+    memset(d, 0, sizeof *d);
 }
 
 /*  dcpu16_new