]> Git Repo - qemu.git/blob - target-s390x/helper.c
Merge remote-tracking branch 'sstabellini/saverestore-8' into staging
[qemu.git] / target-s390x / helper.c
1 /*
2  *  S/390 helpers
3  *
4  *  Copyright (c) 2009 Ulrich Hecht
5  *  Copyright (c) 2011 Alexander Graf
6  *
7  * This library is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19  */
20
21 #include "cpu.h"
22 #include "gdbstub.h"
23 #include "qemu-timer.h"
24 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
25 #include "sysemu.h"
26 #endif
27
28 //#define DEBUG_S390
29 //#define DEBUG_S390_PTE
30 //#define DEBUG_S390_STDOUT
31
32 #ifdef DEBUG_S390
33 #ifdef DEBUG_S390_STDOUT
34 #define DPRINTF(fmt, ...) \
35     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); \
36          qemu_log(fmt, ##__VA_ARGS__); } while (0)
37 #else
38 #define DPRINTF(fmt, ...) \
39     do { qemu_log(fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
40 #endif
41 #else
42 #define DPRINTF(fmt, ...) \
43     do { } while (0)
44 #endif
45
46 #ifdef DEBUG_S390_PTE
47 #define PTE_DPRINTF DPRINTF
48 #else
49 #define PTE_DPRINTF(fmt, ...) \
50     do { } while (0)
51 #endif
52
53 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
54 static void s390x_tod_timer(void *opaque)
55 {
56     CPUS390XState *env = opaque;
57
58     env->pending_int |= INTERRUPT_TOD;
59     cpu_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_HARD);
60 }
61
62 static void s390x_cpu_timer(void *opaque)
63 {
64     CPUS390XState *env = opaque;
65
66     env->pending_int |= INTERRUPT_CPUTIMER;
67     cpu_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_HARD);
68 }
69 #endif
70
71 CPUS390XState *cpu_s390x_init(const char *cpu_model)
72 {
73     CPUS390XState *env;
74 #if !defined (CONFIG_USER_ONLY)
75     struct tm tm;
76 #endif
77     static int inited = 0;
78     static int cpu_num = 0;
79
80     env = g_malloc0(sizeof(CPUS390XState));
81     cpu_exec_init(env);
82     if (tcg_enabled() && !inited) {
83         inited = 1;
84         s390x_translate_init();
85     }
86
87 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
88     qemu_get_timedate(&tm, 0);
89     env->tod_offset = TOD_UNIX_EPOCH +
90                       (time2tod(mktimegm(&tm)) * 1000000000ULL);
91     env->tod_basetime = 0;
92     env->tod_timer = qemu_new_timer_ns(vm_clock, s390x_tod_timer, env);
93     env->cpu_timer = qemu_new_timer_ns(vm_clock, s390x_cpu_timer, env);
94 #endif
95     env->cpu_model_str = cpu_model;
96     env->cpu_num = cpu_num++;
97     env->ext_index = -1;
98     cpu_state_reset(env);
99     qemu_init_vcpu(env);
100     return env;
101 }
102
103 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
104
105 void do_interrupt (CPUS390XState *env)
106 {
107     env->exception_index = -1;
108 }
109
110 int cpu_s390x_handle_mmu_fault (CPUS390XState *env, target_ulong address, int rw,
111                                 int mmu_idx)
112 {
113     /* fprintf(stderr,"%s: address 0x%lx rw %d mmu_idx %d\n",
114             __FUNCTION__, address, rw, mmu_idx); */
115     env->exception_index = EXCP_ADDR;
116     env->__excp_addr = address; /* FIXME: find out how this works on a real machine */
117     return 1;
118 }
119
120 #endif /* CONFIG_USER_ONLY */
121
122 void cpu_state_reset(CPUS390XState *env)
123 {
124     if (qemu_loglevel_mask(CPU_LOG_RESET)) {
125         qemu_log("CPU Reset (CPU %d)\n", env->cpu_index);
126         log_cpu_state(env, 0);
127     }
128
129     memset(env, 0, offsetof(CPUS390XState, breakpoints));
130     /* FIXME: reset vector? */
131     tlb_flush(env, 1);
132     s390_add_running_cpu(env);
133 }
134
135 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
136
137 /* Ensure to exit the TB after this call! */
138 static void trigger_pgm_exception(CPUS390XState *env, uint32_t code, uint32_t ilc)
139 {
140     env->exception_index = EXCP_PGM;
141     env->int_pgm_code = code;
142     env->int_pgm_ilc = ilc;
143 }
144
145 static int trans_bits(CPUS390XState *env, uint64_t mode)
146 {
147     int bits = 0;
148
149     switch (mode) {
150     case PSW_ASC_PRIMARY:
151         bits = 1;
152         break;
153     case PSW_ASC_SECONDARY:
154         bits = 2;
155         break;
156     case PSW_ASC_HOME:
157         bits = 3;
158         break;
159     default:
160         cpu_abort(env, "unknown asc mode\n");
161         break;
162     }
163
164     return bits;
165 }
166
167 static void trigger_prot_fault(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr, uint64_t mode)
168 {
169     int ilc = ILC_LATER_INC_2;
170     int bits = trans_bits(env, mode) | 4;
171
172     DPRINTF("%s: vaddr=%016" PRIx64 " bits=%d\n", __FUNCTION__, vaddr, bits);
173
174     stq_phys(env->psa + offsetof(LowCore, trans_exc_code), vaddr | bits);
175     trigger_pgm_exception(env, PGM_PROTECTION, ilc);
176 }
177
178 static void trigger_page_fault(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr, uint32_t type,
179                                uint64_t asc, int rw)
180 {
181     int ilc = ILC_LATER;
182     int bits = trans_bits(env, asc);
183
184     if (rw == 2) {
185         /* code has is undefined ilc */
186         ilc = 2;
187     }
188
189     DPRINTF("%s: vaddr=%016" PRIx64 " bits=%d\n", __FUNCTION__, vaddr, bits);
190
191     stq_phys(env->psa + offsetof(LowCore, trans_exc_code), vaddr | bits);
192     trigger_pgm_exception(env, type, ilc);
193 }
194
195 static int mmu_translate_asce(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr, uint64_t asc,
196                               uint64_t asce, int level, target_ulong *raddr,
197                               int *flags, int rw)
198 {
199     uint64_t offs = 0;
200     uint64_t origin;
201     uint64_t new_asce;
202
203     PTE_DPRINTF("%s: 0x%" PRIx64 "\n", __FUNCTION__, asce);
204
205     if (((level != _ASCE_TYPE_SEGMENT) && (asce & _REGION_ENTRY_INV)) ||
206         ((level == _ASCE_TYPE_SEGMENT) && (asce & _SEGMENT_ENTRY_INV))) {
207         /* XXX different regions have different faults */
208         DPRINTF("%s: invalid region\n", __FUNCTION__);
209         trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_SEGMENT_TRANS, asc, rw);
210         return -1;
211     }
212
213     if ((level <= _ASCE_TYPE_MASK) && ((asce & _ASCE_TYPE_MASK) != level)) {
214         trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_TRANS_SPEC, asc, rw);
215         return -1;
216     }
217
218     if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
219         /* direct mapping */
220
221         *raddr = vaddr;
222         return 0;
223     }
224
225     origin = asce & _ASCE_ORIGIN;
226
227     switch (level) {
228     case _ASCE_TYPE_REGION1 + 4:
229         offs = (vaddr >> 50) & 0x3ff8;
230         break;
231     case _ASCE_TYPE_REGION1:
232         offs = (vaddr >> 39) & 0x3ff8;
233         break;
234     case _ASCE_TYPE_REGION2:
235         offs = (vaddr >> 28) & 0x3ff8;
236         break;
237     case _ASCE_TYPE_REGION3:
238         offs = (vaddr >> 17) & 0x3ff8;
239         break;
240     case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
241         offs = (vaddr >> 9) & 0x07f8;
242         origin = asce & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
243         break;
244     }
245
246     /* XXX region protection flags */
247     /* *flags &= ~PAGE_WRITE */
248
249     new_asce = ldq_phys(origin + offs);
250     PTE_DPRINTF("%s: 0x%" PRIx64 " + 0x%" PRIx64 " => 0x%016" PRIx64 "\n",
251                 __FUNCTION__, origin, offs, new_asce);
252
253     if (level != _ASCE_TYPE_SEGMENT) {
254         /* yet another region */
255         return mmu_translate_asce(env, vaddr, asc, new_asce, level - 4, raddr,
256                                   flags, rw);
257     }
258
259     /* PTE */
260     if (new_asce & _PAGE_INVALID) {
261         DPRINTF("%s: PTE=0x%" PRIx64 " invalid\n", __FUNCTION__, new_asce);
262         trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_PAGE_TRANS, asc, rw);
263         return -1;
264     }
265
266     if (new_asce & _PAGE_RO) {
267         *flags &= ~PAGE_WRITE;
268     }
269
270     *raddr = new_asce & _ASCE_ORIGIN;
271
272     PTE_DPRINTF("%s: PTE=0x%" PRIx64 "\n", __FUNCTION__, new_asce);
273
274     return 0;
275 }
276
277 static int mmu_translate_asc(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr, uint64_t asc,
278                              target_ulong *raddr, int *flags, int rw)
279 {
280     uint64_t asce = 0;
281     int level, new_level;
282     int r;
283
284     switch (asc) {
285     case PSW_ASC_PRIMARY:
286         PTE_DPRINTF("%s: asc=primary\n", __FUNCTION__);
287         asce = env->cregs[1];
288         break;
289     case PSW_ASC_SECONDARY:
290         PTE_DPRINTF("%s: asc=secondary\n", __FUNCTION__);
291         asce = env->cregs[7];
292         break;
293     case PSW_ASC_HOME:
294         PTE_DPRINTF("%s: asc=home\n", __FUNCTION__);
295         asce = env->cregs[13];
296         break;
297     }
298
299     switch (asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
300     case _ASCE_TYPE_REGION1:
301         break;
302     case _ASCE_TYPE_REGION2:
303         if (vaddr & 0xffe0000000000000ULL) {
304             DPRINTF("%s: vaddr doesn't fit 0x%16" PRIx64
305                         " 0xffe0000000000000ULL\n", __FUNCTION__,
306                         vaddr);
307             trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_TRANS_SPEC, asc, rw);
308             return -1;
309         }
310         break;
311     case _ASCE_TYPE_REGION3:
312         if (vaddr & 0xfffffc0000000000ULL) {
313             DPRINTF("%s: vaddr doesn't fit 0x%16" PRIx64
314                         " 0xfffffc0000000000ULL\n", __FUNCTION__,
315                         vaddr);
316             trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_TRANS_SPEC, asc, rw);
317             return -1;
318         }
319         break;
320     case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
321         if (vaddr & 0xffffffff80000000ULL) {
322             DPRINTF("%s: vaddr doesn't fit 0x%16" PRIx64
323                         " 0xffffffff80000000ULL\n", __FUNCTION__,
324                         vaddr);
325             trigger_page_fault(env, vaddr, PGM_TRANS_SPEC, asc, rw);
326             return -1;
327         }
328         break;
329     }
330
331     /* fake level above current */
332     level = asce & _ASCE_TYPE_MASK;
333     new_level = level + 4;
334     asce = (asce & ~_ASCE_TYPE_MASK) | (new_level & _ASCE_TYPE_MASK);
335
336     r = mmu_translate_asce(env, vaddr, asc, asce, new_level, raddr, flags, rw);
337
338     if ((rw == 1) && !(*flags & PAGE_WRITE)) {
339         trigger_prot_fault(env, vaddr, asc);
340         return -1;
341     }
342
343     return r;
344 }
345
346 int mmu_translate(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr, int rw, uint64_t asc,
347                   target_ulong *raddr, int *flags)
348 {
349     int r = -1;
350     uint8_t *sk;
351
352     *flags = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
353     vaddr &= TARGET_PAGE_MASK;
354
355     if (!(env->psw.mask & PSW_MASK_DAT)) {
356         *raddr = vaddr;
357         r = 0;
358         goto out;
359     }
360
361     switch (asc) {
362     case PSW_ASC_PRIMARY:
363     case PSW_ASC_HOME:
364         r = mmu_translate_asc(env, vaddr, asc, raddr, flags, rw);
365         break;
366     case PSW_ASC_SECONDARY:
367         /*
368          * Instruction: Primary
369          * Data: Secondary
370          */
371         if (rw == 2) {
372             r = mmu_translate_asc(env, vaddr, PSW_ASC_PRIMARY, raddr, flags,
373                                   rw);
374             *flags &= ~(PAGE_READ | PAGE_WRITE);
375         } else {
376             r = mmu_translate_asc(env, vaddr, PSW_ASC_SECONDARY, raddr, flags,
377                                   rw);
378             *flags &= ~(PAGE_EXEC);
379         }
380         break;
381     case PSW_ASC_ACCREG:
382     default:
383         hw_error("guest switched to unknown asc mode\n");
384         break;
385     }
386
387 out:
388     /* Convert real address -> absolute address */
389     if (*raddr < 0x2000) {
390         *raddr = *raddr + env->psa;
391     }
392
393     if (*raddr <= ram_size) {
394         sk = &env->storage_keys[*raddr / TARGET_PAGE_SIZE];
395         if (*flags & PAGE_READ) {
396             *sk |= SK_R;
397         }
398
399         if (*flags & PAGE_WRITE) {
400             *sk |= SK_C;
401         }
402     }
403
404     return r;
405 }
406
407 int cpu_s390x_handle_mmu_fault (CPUS390XState *env, target_ulong _vaddr, int rw,
408                                 int mmu_idx)
409 {
410     uint64_t asc = env->psw.mask & PSW_MASK_ASC;
411     target_ulong vaddr, raddr;
412     int prot;
413
414     DPRINTF("%s: address 0x%" PRIx64 " rw %d mmu_idx %d\n",
415             __FUNCTION__, _vaddr, rw, mmu_idx);
416
417     _vaddr &= TARGET_PAGE_MASK;
418     vaddr = _vaddr;
419
420     /* 31-Bit mode */
421     if (!(env->psw.mask & PSW_MASK_64)) {
422         vaddr &= 0x7fffffff;
423     }
424
425     if (mmu_translate(env, vaddr, rw, asc, &raddr, &prot)) {
426         /* Translation ended in exception */
427         return 1;
428     }
429
430     /* check out of RAM access */
431     if (raddr > (ram_size + virtio_size)) {
432         DPRINTF("%s: aaddr %" PRIx64 " > ram_size %" PRIx64 "\n", __FUNCTION__,
433                 (uint64_t)aaddr, (uint64_t)ram_size);
434         trigger_pgm_exception(env, PGM_ADDRESSING, ILC_LATER);
435         return 1;
436     }
437
438     DPRINTF("%s: set tlb %" PRIx64 " -> %" PRIx64 " (%x)\n", __FUNCTION__,
439             (uint64_t)vaddr, (uint64_t)raddr, prot);
440
441     tlb_set_page(env, _vaddr, raddr, prot,
442                  mmu_idx, TARGET_PAGE_SIZE);
443
444     return 0;
445 }
446
447 target_phys_addr_t cpu_get_phys_page_debug(CPUS390XState *env, target_ulong vaddr)
448 {
449     target_ulong raddr;
450     int prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
451     int old_exc = env->exception_index;
452     uint64_t asc = env->psw.mask & PSW_MASK_ASC;
453
454     /* 31-Bit mode */
455     if (!(env->psw.mask & PSW_MASK_64)) {
456         vaddr &= 0x7fffffff;
457     }
458
459     mmu_translate(env, vaddr, 2, asc, &raddr, &prot);
460     env->exception_index = old_exc;
461
462     return raddr;
463 }
464
465 void load_psw(CPUS390XState *env, uint64_t mask, uint64_t addr)
466 {
467     if (mask & PSW_MASK_WAIT) {
468         if (!(mask & (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT | PSW_MASK_MCHECK))) {
469             if (s390_del_running_cpu(env) == 0) {
470 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
471                 qemu_system_shutdown_request();
472 #endif
473             }
474         }
475         env->halted = 1;
476         env->exception_index = EXCP_HLT;
477     }
478
479     env->psw.addr = addr;
480     env->psw.mask = mask;
481     env->cc_op = (mask >> 13) & 3;
482 }
483
484 static uint64_t get_psw_mask(CPUS390XState *env)
485 {
486     uint64_t r = env->psw.mask;
487
488     env->cc_op = calc_cc(env, env->cc_op, env->cc_src, env->cc_dst, env->cc_vr);
489
490     r &= ~(3ULL << 13);
491     assert(!(env->cc_op & ~3));
492     r |= env->cc_op << 13;
493
494     return r;
495 }
496
497 static void do_svc_interrupt(CPUS390XState *env)
498 {
499     uint64_t mask, addr;
500     LowCore *lowcore;
501     target_phys_addr_t len = TARGET_PAGE_SIZE;
502
503     lowcore = cpu_physical_memory_map(env->psa, &len, 1);
504
505     lowcore->svc_code = cpu_to_be16(env->int_svc_code);
506     lowcore->svc_ilc = cpu_to_be16(env->int_svc_ilc);
507     lowcore->svc_old_psw.mask = cpu_to_be64(get_psw_mask(env));
508     lowcore->svc_old_psw.addr = cpu_to_be64(env->psw.addr + (env->int_svc_ilc));
509     mask = be64_to_cpu(lowcore->svc_new_psw.mask);
510     addr = be64_to_cpu(lowcore->svc_new_psw.addr);
511
512     cpu_physical_memory_unmap(lowcore, len, 1, len);
513
514     load_psw(env, mask, addr);
515 }
516
517 static void do_program_interrupt(CPUS390XState *env)
518 {
519     uint64_t mask, addr;
520     LowCore *lowcore;
521     target_phys_addr_t len = TARGET_PAGE_SIZE;
522     int ilc = env->int_pgm_ilc;
523
524     switch (ilc) {
525     case ILC_LATER:
526         ilc = get_ilc(ldub_code(env->psw.addr));
527         break;
528     case ILC_LATER_INC:
529         ilc = get_ilc(ldub_code(env->psw.addr));
530         env->psw.addr += ilc * 2;
531         break;
532     case ILC_LATER_INC_2:
533         ilc = get_ilc(ldub_code(env->psw.addr)) * 2;
534         env->psw.addr += ilc;
535         break;
536     }
537
538     qemu_log("%s: code=0x%x ilc=%d\n", __FUNCTION__, env->int_pgm_code, ilc);
539
540     lowcore = cpu_physical_memory_map(env->psa, &len, 1);
541
542     lowcore->pgm_ilc = cpu_to_be16(ilc);
543     lowcore->pgm_code = cpu_to_be16(env->int_pgm_code);
544     lowcore->program_old_psw.mask = cpu_to_be64(get_psw_mask(env));
545     lowcore->program_old_psw.addr = cpu_to_be64(env->psw.addr);
546     mask = be64_to_cpu(lowcore->program_new_psw.mask);
547     addr = be64_to_cpu(lowcore->program_new_psw.addr);
548
549     cpu_physical_memory_unmap(lowcore, len, 1, len);
550
551     DPRINTF("%s: %x %x %" PRIx64 " %" PRIx64 "\n", __FUNCTION__,
552             env->int_pgm_code, ilc, env->psw.mask,
553             env->psw.addr);
554
555     load_psw(env, mask, addr);
556 }
557
558 #define VIRTIO_SUBCODE_64 0x0D00
559
560 static void do_ext_interrupt(CPUS390XState *env)
561 {
562     uint64_t mask, addr;
563     LowCore *lowcore;
564     target_phys_addr_t len = TARGET_PAGE_SIZE;
565     ExtQueue *q;
566
567     if (!(env->psw.mask & PSW_MASK_EXT)) {
568         cpu_abort(env, "Ext int w/o ext mask\n");
569     }
570
571     if (env->ext_index < 0 || env->ext_index > MAX_EXT_QUEUE) {
572         cpu_abort(env, "Ext queue overrun: %d\n", env->ext_index);
573     }
574
575     q = &env->ext_queue[env->ext_index];
576     lowcore = cpu_physical_memory_map(env->psa, &len, 1);
577
578     lowcore->ext_int_code = cpu_to_be16(q->code);
579     lowcore->ext_params = cpu_to_be32(q->param);
580     lowcore->ext_params2 = cpu_to_be64(q->param64);
581     lowcore->external_old_psw.mask = cpu_to_be64(get_psw_mask(env));
582     lowcore->external_old_psw.addr = cpu_to_be64(env->psw.addr);
583     lowcore->cpu_addr = cpu_to_be16(env->cpu_num | VIRTIO_SUBCODE_64);
584     mask = be64_to_cpu(lowcore->external_new_psw.mask);
585     addr = be64_to_cpu(lowcore->external_new_psw.addr);
586
587     cpu_physical_memory_unmap(lowcore, len, 1, len);
588
589     env->ext_index--;
590     if (env->ext_index == -1) {
591         env->pending_int &= ~INTERRUPT_EXT;
592     }
593
594     DPRINTF("%s: %" PRIx64 " %" PRIx64 "\n", __FUNCTION__,
595             env->psw.mask, env->psw.addr);
596
597     load_psw(env, mask, addr);
598 }
599
600 void do_interrupt (CPUS390XState *env)
601 {
602     qemu_log("%s: %d at pc=%" PRIx64 "\n", __FUNCTION__, env->exception_index,
603              env->psw.addr);
604
605     s390_add_running_cpu(env);
606     /* handle external interrupts */
607     if ((env->psw.mask & PSW_MASK_EXT) &&
608         env->exception_index == -1) {
609         if (env->pending_int & INTERRUPT_EXT) {
610             /* code is already in env */
611             env->exception_index = EXCP_EXT;
612         } else if (env->pending_int & INTERRUPT_TOD) {
613             cpu_inject_ext(env, 0x1004, 0, 0);
614             env->exception_index = EXCP_EXT;
615             env->pending_int &= ~INTERRUPT_EXT;
616             env->pending_int &= ~INTERRUPT_TOD;
617         } else if (env->pending_int & INTERRUPT_CPUTIMER) {
618             cpu_inject_ext(env, 0x1005, 0, 0);
619             env->exception_index = EXCP_EXT;
620             env->pending_int &= ~INTERRUPT_EXT;
621             env->pending_int &= ~INTERRUPT_TOD;
622         }
623     }
624
625     switch (env->exception_index) {
626     case EXCP_PGM:
627         do_program_interrupt(env);
628         break;
629     case EXCP_SVC:
630         do_svc_interrupt(env);
631         break;
632     case EXCP_EXT:
633         do_ext_interrupt(env);
634         break;
635     }
636     env->exception_index = -1;
637
638     if (!env->pending_int) {
639         env->interrupt_request &= ~CPU_INTERRUPT_HARD;
640     }
641 }
642
643 #endif /* CONFIG_USER_ONLY */
This page took 0.060207 seconds and 4 git commands to generate.