Re: Submition of i386.record.floating.point.patch

Hui Zhu
2009-06-02T06:58:05Z

On Mon, Jun 1, 2009 at 22:54, paawan oza <paawan1982@yahoo.com> wrote:
>
> Hi,
>
> I am sorry for the inconvenience caused last time, during patch submition.
> this time I am trying to post everything in email body.
>
> ******************************************************
> ChangeLog:
> ******************************************************
> Current: gdb-6.8.50.20090531
> 2009-05-31  Oza  <paawan1982@yahoo.com>
>
>        * i386-tdep.c: Support for floating point recording.
>        * i386-tdep.h: floating point registers enumaration added.
> -------------------------------------------------------
>
> ******************************************************
> README:
> ******************************************************
> Patch description:
>
> -> Provides floating point support for i386  (reversible debugging:record-replay)
> -> previously gdb was not recording floating point registers, now all the floating point registers which are likely to be changed by floating   point instructions, are recorded and replayed.
> -> the patch intends to provide the full support for all i386 floating point instructions.
> ---------------------------------------------------------
>
>
>
> ******************************************************
> Patch:i386-record-floats.patch
> ******************************************************
> diff -urN gdb.orig/i386-tdep.c gdb.new/i386-tdep.c
> --- gdb.orig/i386-tdep.c        2009-05-29 17:08:40.000000000 -0400
> +++ gdb.new/i386-tdep.c 2009-06-01 20:02:23.000000000 -0400
> @@ -543,6 +543,9 @@
>  /* The maximum number of saved registers.  This should include all
>    registers mentioned above, and %eip.  */
>  #define I386_NUM_SAVED_REGS    I386_NUM_GREGS
> +#define I386_SAVE_FPU_REGS             0xFFFD
> +#define I386_SAVE_FPU_ENV              0xFFFE
> +#define I386_SAVE_FPU_ENV_REG_STACK    0xFFFF
>
>  struct i386_frame_cache
>  {
> @@ -2985,6 +2988,54 @@
>   return 0;
>  }
>
> +/* Record the value of floating point registers which will be changed by the current instruction
> +   to "record_arch_list".
> +   return -1 if something is wrong. */
> +
> +static int i386_record_floats(struct i386_record_s *ir, uint32_t iregnum)
> +{
> +  int i;
> +
> +  /* Oza : push/pop of fpu stack is going to happen
> +     currently we store st0-st7 registers, but we need not store all registers all the time.
> +     using fstatus, we use 11-13 bits which gives us stack top and hence we optimize our storage. */
> +  if (I386_SAVE_FPU_REGS == iregnum)
> +    {
> +      for (i=I386_ST0_REGNUM;i<=I386_ST7_REGNUM;i++)
> +        {
> +          if (record_arch_list_add_reg (ir->regcache,i))
> +            return -1;
> +        }
> +    }
> +  else if (I386_SAVE_FPU_ENV == iregnum)
> +    {
> +      for (i=I386_FCTRL;i<=I386_FOP;i++)
> +      {
> +        if (record_arch_list_add_reg (ir->regcache,i))
> +          return -1;
> +      }
> +    }
> +  else if (I386_SAVE_FPU_ENV_REG_STACK == iregnum)
> +    {
> +      for (i=I386_ST0_REGNUM;i<=I386_FOP;i++)
> +      {
> +        if (record_arch_list_add_reg (ir->regcache,i))
> +          return -1;
> +      }
> +    }
> +  else if (iregnum >= I386_ST0_REGNUM && iregnum <= I386_FOP)
> +    {
> +      if (record_arch_list_add_reg (ir->regcache,iregnum))
> +        return -1;
> +    }
> +  else
> +    {
> +      /* param Error */
> +      return -1;
> +    }
> +  return 0;
> +}
> +
>  /* Parse the current instruction and record the values of the registers and
>    memory that will be changed in current instruction to "record_arch_list".
>    Return -1 if something wrong. */
> @@ -4035,7 +4086,6 @@
>       break;
>
>       /* floats */
> -      /* It just record the memory change of instrcution. */
>     case 0xd8:
>     case 0xd9:
>     case 0xda:
> @@ -4056,39 +4106,49 @@
>            return -1;
>          switch (ir.reg)
>            {
> -           case 0x00:
> -           case 0x01:
>            case 0x02:
> -           case 0x03:
> +           case 0x12:
> +           case 0x22:
> +           case 0x32:
> +             /* for FCOM, FICOM nothing to do */
> +              break;
> +            case 0x03:
> +           case 0x13:
> +           case 0x23:
> +           case 0x33:
> +             /* FCOMP, FICOMP pop FPU stack, store all */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                return -1;
> +              break;
> +           case 0x00:
> +                   case 0x01:
>            case 0x04:
>            case 0x05:
>            case 0x06:
>            case 0x07:
>            case 0x10:
> -           case 0x11:
> -           case 0x12:
> -           case 0x13:
> +                   case 0x11:
>            case 0x14:
>            case 0x15:
>            case 0x16:
>            case 0x17:
>            case 0x20:
>            case 0x21:
> -           case 0x22:
> -           case 0x23:
>            case 0x24:
>            case 0x25:
>            case 0x26:
>            case 0x27:
>            case 0x30:
>            case 0x31:
> -           case 0x32:
> -           case 0x33:
>            case 0x34:
>            case 0x35:
>            case 0x36:
>            case 0x37:
> -             break;
> +             /* FADD, FMUL, FSUB, FSUBR, FDIV, FDIVR, FIADD, FIMUL, FISUB, FISUBR, FIDIV, FIDIVR
> +              ModR/M.reg is an extension of code, always affects st(0) register */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                return -1;
> +              break;
>            case 0x08:
>            case 0x0a:
>            case 0x0b:
> @@ -4096,6 +4156,7 @@
>            case 0x19:
>            case 0x1a:
>            case 0x1b:
> +           case 0x1d:
>            case 0x28:
>            case 0x29:
>            case 0x2a:
> @@ -4103,11 +4164,16 @@
>            case 0x38:
>            case 0x39:
>            case 0x3a:
> -           case 0x3b:
> +           case 0x3b:
> +           case 0x3c:
> +           case 0x3d:
>              switch (ir.reg & 7)
>                {
>                case 0:
> -                 break;
> +                 /* FLD, FILD */
> +                 if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                    return -1;
> +                  break;
>                case 1:
>                  switch (ir.reg >> 4)
>                    {
> @@ -4120,6 +4186,7 @@
>                        return -1;
>                      break;
>                    case 3:
> +                     break;
>                    default:
>                      if (record_arch_list_add_mem (addr, 2))
>                        return -1;
> @@ -4130,15 +4197,42 @@
>                  switch (ir.reg >> 4)
>                    {
>                    case 0:
> +                     if (record_arch_list_add_mem (addr, 4))
> +                       return -1;
> +                     if (3 == (ir.reg & 7))
> +                        {
> +                        /* FSTP m32fp */
> +                       if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                         return -1;
> +                        }
> +                      break;
>                    case 1:
>                      if (record_arch_list_add_mem (addr, 4))
>                        return -1;
> +                     if ((3 == (ir.reg & 7)) || (5 == (ir.reg & 7)) || (7 == (ir.reg & 7)))
> +                        {
> +                        /* FSTP */
> +                       if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                         return -1;
> +                        }
>                      break;
>                    case 2:
>                      if (record_arch_list_add_mem (addr, 8))
>                        return -1;
> +                     if (3 == (ir.reg & 7))
> +                        {
> +                        /* FSTP m64fp */
> +                       if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                         return -1;
> +                        }
>                      break;
>                    case 3:
> +                     if ((3 <= (ir.reg & 7)) && (6 <= (ir.reg & 7)))
> +                        {
> +                        /* FISTP, FBLD, FILD, FBSTP */
> +                       if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                         return -1;
> +                        }
>                    default:
>                      if (record_arch_list_add_mem (addr, 2))
>                        return -1;
> @@ -4147,54 +4241,71 @@
>                  break;
>                }
>              break;
> -           case 0x0c:
> -           case 0x0d:
> -           case 0x1d:
> -           case 0x2c:
> -           case 0x3c:
> -           case 0x3d:
> -             break;
> -           case 0x0e:
> +           case 0x0c:
> +             /* FLDENV */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_ENV_REG_STACK))
> +               return -1;
> +              break;
> +           case 0x0d:
> +              /* FLDCW */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_FCTRL))
> +               return -1;
> +              break;
> +           case 0x2c:
> +              /* FRTSTOR */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_ENV_REG_STACK))
> +               return -1;
> +             break;
> +           case 0x0e:
>              if (ir.dflag)
>                {
> -                 if (record_arch_list_add_mem (addr, 28))
> -                   return -1;
> +               if (record_arch_list_add_mem (addr, 28))
> +                 return -1;
>                }
>              else
>                {
> -                 if (record_arch_list_add_mem (addr, 14))
> -                   return -1;
> +               if (record_arch_list_add_mem (addr, 14))
> +                 return -1;
>                }
>              break;
> -           case 0x0f:
> -           case 0x2f:
> +           case 0x0f:
> +           case 0x2f:
>              if (record_arch_list_add_mem (addr, 2))
>                return -1;
>              break;
> -           case 0x1f:
> -           case 0x3e:
> +           case 0x1f:
> +           case 0x3e:
>              if (record_arch_list_add_mem (addr, 10))
>                return -1;
> +              /* FSTP, FBSTP */
> +              if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +               return -1;
>              break;
> -           case 0x2e:
> +           case 0x2e:
>              if (ir.dflag)
>                {
> -                 if (record_arch_list_add_mem (addr, 28))
> -                   return -1;
> -                 addr += 28;
> +               if (record_arch_list_add_mem (addr, 28))
> +                 return -1;
> +               addr += 28;
>                }
>              else
>                {
> -                 if (record_arch_list_add_mem (addr, 14))
> -                   return -1;
> -                 addr += 14;
> +               if (record_arch_list_add_mem (addr, 14))
> +                 return -1;
> +               addr += 14;
>                }
>              if (record_arch_list_add_mem (addr, 80))
>                return -1;
> +              /* FSAVE */
> +             if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_ENV_REG_STACK))
> +               return -1;
>              break;
> -           case 0x3f:
> +           case 0x3f:
>              if (record_arch_list_add_mem (addr, 8))
>                return -1;
> +               /* FISTP */
> +              if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +               return -1;
>              break;
>            default:
>              ir.addr -= 2;
> @@ -4202,9 +4313,180 @@
>              goto no_support;
>              break;
>            }
> -       }
> +       }
> +        /* opcode is an extension of modR/M byte */
> +       else
> +       {
> +          switch (opcode)
> +            {
> +            case 0xd8:
> +              if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                return -1;
> +              break;
> +            case 0xd9:
> +              if (0x0c == (ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                  if ((ir.modrm & 0x0f) <= 7)
> +                    {
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                      return -1;
> +                    }
> +                  else
> +                    {
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                      return -1;
> +                    /* if only st(0) is changing, then we have already recorded */
> +                    if ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)
> +                      {
> +                      if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)))
> +                        return -1;
> +                      }
> +                    }
> +                }
> +              else
> +                {
> +                switch(ir.modrm)
> +                  {
> +                  case 0xe0:
> +                  case 0xe1:
> +                  case 0xf0:
> +                  case 0xf5:
> +                  case 0xf8:
> +                  case 0xfa:
> +                  case 0xfc:
> +                  case 0xfe:
> +                  case 0xff:
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                      return -1;
> +                    break;
> +                  case 0xf1:
> +                  case 0xf2:
> +                  case 0xf3:
> +                  case 0xf4:
> +                  case 0xf6:
> +                  case 0xf7:
> +                  case 0xe8:
> +                  case 0xe9:
> +                  case 0xea:
> +                  case 0xeb:
> +                  case 0xec:
> +                  case 0xed:
> +                  case 0xee:
> +                  case 0xf9:
> +                  case 0xfb:
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                      return -1;
> +                    break;
> +                  case 0xfd:
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                      return -1;
> +                    if (i386_record_floats(&ir, I386_ST1_REGNUM))
> +                      return -1;
> +                    break;
> +                  }
> +              }
> +              break;
> +            case 0xda:
> +              if (0xe9 == ir.modrm)
> +                {
> +               if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                  return -1;
> +                }
> +              else if ((0x0c == ir.modrm >> 4) || (0x0d == ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                  return -1;
> +                if (((ir.modrm & 0x0f) > 0) && ((ir.modrm & 0x0f) <= 7))
> +                  {
> +                  if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + (ir.modrm & 0x0f)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                else if ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)
> +                  {
> +                 if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                }
> +              break;
> +            case 0xdb:
> +              if (0xe3 == ir.modrm)
> +                {
> +               if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_ENV))
> +                  return -1;
> +                }
> +              else if ((0x0c == ir.modrm >> 4) || (0x0d == ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM))
> +                  return -1;
> +                if (((ir.modrm & 0x0f) > 0) && ((ir.modrm & 0x0f) <= 7))
> +                  {
> +                  if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + (ir.modrm & 0x0f)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                else if ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)
> +                  {
> +                 if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                }
> +              break;
> +            case 0xdc:
> +              if ((0x0c == ir.modrm >> 4) || (0x0d == ir.modrm >> 4) || (0x0f == ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                if ((ir.modrm & 0x0f) <= 7)
> +                  {
> +                  if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + (ir.modrm & 0x0f)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                else
> +                  {
> +                 if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + ((ir.modrm & 0x0f) - 0x08)))
> +                    return -1;
> +                  }
> +                }
> +               break;
> +            case 0xdd:
> +              if (0x0c == ir.modrm >> 4)
> +                {
> +                  if (i386_record_floats(&ir,I386_FTAG))
> +                    return -1;
> +                }
> +              else if ((0x0d == ir.modrm >> 4) || (0x0e == ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                  if ((ir.modrm & 0x0f) <= 7)
> +                    {
> +                      if (i386_record_floats(&ir, I386_ST0_REGNUM + (ir.modrm & 0x0f)))
> +                        return -1;
> +                    }
> +                  else
> +                    {
> +                      if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                        return -1;
> +                    }
> +                }
> +              break;
> +            case 0xde:
> +              if ((0x0c == ir.modrm >> 4) || (0x0e == ir.modrm >> 4) || (0x0f == ir.modrm >> 4) || (0xd9 == ir.modrm))
> +                {
> +                  if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                    return -1;
> +                }
> +              break;
> +            case 0xdf:
> +             if (0xe0 == ir.modrm)
> +                {
> +                  if (record_arch_list_add_reg (ir.regcache, I386_EAX_REGNUM))
> +                   return -1;
> +                }
> +              else if ((0x0f == ir.modrm >> 4) || (0x0e == ir.modrm >> 4))
> +                {
> +                  if (i386_record_floats(&ir, I386_SAVE_FPU_REGS))
> +                    return -1;
> +                }
> +              break;
> +            }
> +        }
>       break;
> -
>       /* string ops */
>       /* movsS */
>     case 0xa4:
> @@ -4623,10 +4905,17 @@
>       /* fwait */
>       /* XXX */
>     case 0x9b:
> -      printf_unfiltered (_("Process record doesn't support instruction "
> -                          "fwait.\n"));
> -      ir.addr -= 1;
> -      goto no_support;
> +      if (target_read_memory (ir.addr, &tmpu8, 1))
> +       {
> +         if (record_debug)
> +           printf_unfiltered (_("Process record: error reading memory at "
> +                                "addr 0x%s len = 1.\n"),
> +                              paddr_nz (ir.addr));
> +         return -1;
> +       }
> +      opcode = (uint32_t) tmpu8;
> +      ir.addr++;
> +      goto reswitch;
>       break;
>
>       /* int3 */
> diff -urN gdb.orig/i386-tdep.h gdb.new/i386-tdep.h
> --- gdb.orig/i386-tdep.h        2009-05-17 17:56:44.000000000 -0400
> +++ gdb.new/i386-tdep.h 2009-05-31 16:33:14.000000000 -0400
> @@ -145,7 +145,22 @@
>   I386_ES_REGNUM,              /* %es */
>   I386_FS_REGNUM,              /* %fs */
>   I386_GS_REGNUM,              /* %gs */
> -  I386_ST0_REGNUM              /* %st(0) */
> +  I386_ST0_REGNUM,             /* %st(0) */
> +  I386_ST1_REGNUM,             /* %st(1) */
> +  I386_ST2_REGNUM,             /* %st(2) */
> +  I386_ST3_REGNUM,             /* %st(3) */
> +  I386_ST4_REGNUM,             /* %st(4) */
> +  I386_ST5_REGNUM,             /* %st(5) */
> +  I386_ST6_REGNUM,             /* %st(6) */
> +  I386_ST7_REGNUM,             /* %st(7) */
> +  I386_FCTRL,                  /* floating point env regs : FCTRL-FOP */
> +  I386_FSTAT,
> +  I386_FTAG,
> +  I386_FISEG,
> +  I386_FIOFF,
> +  I386_FOSEG,
> +  I386_FOOFF,
> +  I386_FOP
>  };
>

About this part, I think this is my mistake. I didn't take fp work
for now very clear (Or I am still not clear with x86 fp).
FCTRL, FOP and so on are the fp reg of amd64. For now, prec is still
not support amd64 (I am working on it).
And amd64's support are in amd64-tedp.... files. Change i386_regnum
is not a good idea.

I suggest you divide fp patch to 2 parts. One is for i386, the other for amd64.
For now, just send i386 patch for review. And send amd64 patch when
prec support amd64.

>  #define I386_NUM_GREGS 16
>
>
>
>
> *******************************************************
> test-example which does basic verification for the patch.
> *******************************************************
>
> #include <stdio.h>
> #include <math.h>
>
> int main()
> {
>        float no1,no2,no3,no4,no5,no6,no7;
>        double x = 100.345, y = 25.7789;
>        long double ldx = 88888888888888888888.88, ldy = 9999999999999999999.99;
>        float result,resultd,resultld;
>        no1 = 10.45;
>        no2 = 20.77;
>        no3 = 156.89874646;
>        no4 = 14.56;
>        no5 = 11.11;
>        no6 = 66.77;
>        no7 = 88.88;
>
>        result = no1 + no2 + no3 + no4 + no5 + no6 + no7;
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = fmodf(no2,no1);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        resultd = fmod(x,y);
>        printf("result is %f\n",resultd);
>
>        resultld = fmodl(ldy,ldy);
>        printf("result is %f\n",resultld);
>
>        result = fabsf(no1);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = no3 / no4;
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = no1 * no2 * no3 * no4;
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = sin(30);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = cos(30);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = tan(30);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = atan(30);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = sqrt(no3);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = log10(no3);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = log(no3);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = exp10(no3);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        result = exp(no3);
>        printf("result is %f\n",result);
>
>        ldy = 88888888888888888888.88;
>        if (ldx == ldy)
>          ldy = 7777777777777777777777777777.777;
>        else
>          ldy = 666666666666666666666666666.666;
>
> }

With this example, what I got is:
gdb ./a.out
GNU gdb (GDB) 6.8.50.20090602-cvs
Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Setting up the environment for debugging gdb.
Function "internal_error" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n])
[answered N; input not from terminal]
Function "info_command" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n])
[answered N; input not from terminal]
/home/teawater/gdb/bgdb/gdb/.gdbinit:8: Error in sourced command file:
No breakpoint number 0.
(gdb) start
During symbol reading, DW_AT_name missing from DW_TAG_base_type.
Temporary breakpoint 1 at 0x8048608: file 1.c, line 7.
Starting program: /home/teawater/gdb/bgdb/gdb/a.out

Temporary breakpoint 1, main () at 1.c:7
7 double x = 100.345, y = 25.7789;
(gdb) record
(gdb) c
Continuing.
result is 369.438751
Process record doesn't support instruction fwait.
Process record doesn't support instruction 0x9b at address 0xb7fa35fa.
Process record: failed to record execution log.

Program received signal SIGTRAP, Trace/breakpoint trap.
0xb7fa35fa in ?? () from /lib/tls/i686/cmov/libm.so.6
(gdb)

Thanks,
Hui