target/s390x/cpu.c

   1 /*
   2  * QEMU S/390 CPU
   3  *
   4  * Copyright (c) 2009 Ulrich Hecht
   5  * Copyright (c) 2011 Alexander Graf
   6  * Copyright (c) 2012 SUSE LINUX Products GmbH
   7  * Copyright (c) 2012 IBM Corp.
   8  *
   9  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with this library; if not, see
  21  * <http://www.gnu.org/licenses/lgpl-2.1.html>
  22  * Contributions after 2012-12-11 are licensed under the terms of the
  23  * GNU GPL, version 2 or (at your option) any later version.
  24  */
  25
  26 #include "qemu/osdep.h"
  27 #include "qapi/error.h"
  28 #include "cpu.h"
  29 #include "internal.h"
  30 #include "kvm_s390x.h"
  31 #include "sysemu/kvm.h"
  32 #include "qemu-common.h"
  33 #include "qemu/cutils.h"
  34 #include "qemu/timer.h"
  35 #include "qemu/error-report.h"
  36 #include "trace.h"
  37 #include "qapi/visitor.h"
  38 #include "exec/exec-all.h"
  39 #include "hw/qdev-properties.h"
  40 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
  41 #include "hw/hw.h"
  42 #include "sysemu/arch_init.h"
  43 #include "sysemu/sysemu.h"
  44 #endif
  45
  46 #define CR0_RESET       0xE0UL
  47 #define CR14_RESET      0xC2000000UL;
  48
  49 static void s390_cpu_set_pc(CPUState *cs, vaddr value)
  50 {
  51     S390CPU *cpu = S390_CPU(cs);
  52
  53     cpu->env.psw.addr = value;
  54 }
  55
  56 static bool s390_cpu_has_work(CPUState *cs)
  57 {
  58     S390CPU *cpu = S390_CPU(cs);
  59
  60     /* STOPPED cpus can never wake up */
  61     if (s390_cpu_get_state(cpu) != CPU_STATE_LOAD &&
  62         s390_cpu_get_state(cpu) != CPU_STATE_OPERATING) {
  63         return false;
  64     }
  65
  66     if (!(cs->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_HARD)) {
  67         return false;
  68     }
  69
  70     return s390_cpu_has_int(cpu);
  71 }
  72
  73 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
  74 /* S390CPUClass::load_normal() */
  75 static void s390_cpu_load_normal(CPUState *s)
  76 {
  77     S390CPU *cpu = S390_CPU(s);
  78     cpu->env.psw.addr = ldl_phys(s->as, 4) & PSW_MASK_ESA_ADDR;
  79     cpu->env.psw.mask = PSW_MASK_32 | PSW_MASK_64;
  80     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_OPERATING, cpu);
  81 }
  82 #endif
  83
  84 /* S390CPUClass::cpu_reset() */
  85 static void s390_cpu_reset(CPUState *s)
  86 {
  87     S390CPU *cpu = S390_CPU(s);
  88     S390CPUClass *scc = S390_CPU_GET_CLASS(cpu);
  89     CPUS390XState *env = &cpu->env;
  90
  91     env->pfault_token = -1UL;
  92     scc->parent_reset(s);
  93     cpu->env.sigp_order = 0;
  94     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_STOPPED, cpu);
  95 }
  96
  97 /* S390CPUClass::initial_reset() */
  98 static void s390_cpu_initial_reset(CPUState *s)
  99 {
 100     S390CPU *cpu = S390_CPU(s);
 101     CPUS390XState *env = &cpu->env;
 102     int i;
 103
 104     s390_cpu_reset(s);
 105     /* initial reset does not clear everything! */
 106     memset(&env->start_initial_reset_fields, 0,
 107         offsetof(CPUS390XState, end_reset_fields) -
 108         offsetof(CPUS390XState, start_initial_reset_fields));
 109
 110     /* architectured initial values for CR 0 and 14 */
 111     env->cregs[0] = CR0_RESET;
 112     env->cregs[14] = CR14_RESET;
 113
 114     /* architectured initial value for Breaking-Event-Address register */
 115     env->gbea = 1;
 116
 117     env->pfault_token = -1UL;
 118     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(env->io_index); i++) {
 119         env->io_index[i] = -1;
 120     }
 121     env->mchk_index = -1;
 122
 123     /* tininess for underflow is detected before rounding */
 124     set_float_detect_tininess(float_tininess_before_rounding,
 125                               &env->fpu_status);
 126
 127     /* Reset state inside the kernel that we cannot access yet from QEMU. */
 128     if (kvm_enabled()) {
 129         kvm_s390_reset_vcpu(cpu);
 130     }
 131 }
 132
 133 /* CPUClass:reset() */
 134 static void s390_cpu_full_reset(CPUState *s)
 135 {
 136     S390CPU *cpu = S390_CPU(s);
 137     S390CPUClass *scc = S390_CPU_GET_CLASS(cpu);
 138     CPUS390XState *env = &cpu->env;
 139     int i;
 140
 141     scc->parent_reset(s);
 142     cpu->env.sigp_order = 0;
 143     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_STOPPED, cpu);
 144
 145     memset(env, 0, offsetof(CPUS390XState, end_reset_fields));
 146
 147     /* architectured initial values for CR 0 and 14 */
 148     env->cregs[0] = CR0_RESET;
 149     env->cregs[14] = CR14_RESET;
 150
 151     /* architectured initial value for Breaking-Event-Address register */
 152     env->gbea = 1;
 153
 154     env->pfault_token = -1UL;
 155     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(env->io_index); i++) {
 156         env->io_index[i] = -1;
 157     }
 158     env->mchk_index = -1;
 159
 160     /* tininess for underflow is detected before rounding */
 161     set_float_detect_tininess(float_tininess_before_rounding,
 162                               &env->fpu_status);
 163
 164     /* Reset state inside the kernel that we cannot access yet from QEMU. */
 165     if (kvm_enabled()) {
 166         kvm_s390_reset_vcpu(cpu);
 167     }
 168 }
 169
 170 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 171 static void s390_cpu_machine_reset_cb(void *opaque)
 172 {
 173     S390CPU *cpu = opaque;
 174
 175     run_on_cpu(CPU(cpu), s390_do_cpu_full_reset, RUN_ON_CPU_NULL);
 176 }
 177 #endif
 178
 179 static void s390_cpu_disas_set_info(CPUState *cpu, disassemble_info *info)
 180 {
 181     info->mach = bfd_mach_s390_64;
 182     info->print_insn = print_insn_s390;
 183 }
 184
 185 static void s390_cpu_realizefn(DeviceState *dev, Error **errp)
 186 {
 187     CPUState *cs = CPU(dev);
 188     S390CPUClass *scc = S390_CPU_GET_CLASS(dev);
 189 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 190     S390CPU *cpu = S390_CPU(dev);
 191 #endif
 192     Error *err = NULL;
 193
 194     /* the model has to be realized before qemu_init_vcpu() due to kvm */
 195     s390_realize_cpu_model(cs, &err);
 196     if (err) {
 197         goto out;
 198     }
 199
 200 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 201     if (cpu->env.core_id >= max_cpus) {
 202         error_setg(&err, "Unable to add CPU with core-id: %" PRIu32
 203                    ", maximum core-id: %d", cpu->env.core_id,
 204                    max_cpus - 1);
 205         goto out;
 206     }
 207
 208     if (cpu_exists(cpu->env.core_id)) {
 209         error_setg(&err, "Unable to add CPU with core-id: %" PRIu32
 210                    ", it already exists", cpu->env.core_id);
 211         goto out;
 212     }
 213
 214     /* sync cs->cpu_index and env->core_id. The latter is needed for TCG. */
 215     cs->cpu_index = cpu->env.core_id;
 216 #endif
 217
 218     cpu_exec_realizefn(cs, &err);
 219     if (err != NULL) {
 220         goto out;
 221     }
 222
 223 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 224     qemu_register_reset(s390_cpu_machine_reset_cb, cpu);
 225 #endif
 226     s390_cpu_gdb_init(cs);
 227     qemu_init_vcpu(cs);
 228 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 229     run_on_cpu(cs, s390_do_cpu_full_reset, RUN_ON_CPU_NULL);
 230 #else
 231     cpu_reset(cs);
 232 #endif
 233
 234     scc->parent_realize(dev, &err);
 235 out:
 236     error_propagate(errp, err);
 237 }
 238
 239 static void s390_cpu_initfn(Object *obj)
 240 {
 241     CPUState *cs = CPU(obj);
 242     S390CPU *cpu = S390_CPU(obj);
 243     CPUS390XState *env = &cpu->env;
 244 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 245     struct tm tm;
 246 #endif
 247
 248     cs->env_ptr = env;
 249     cs->halted = 1;
 250     cs->exception_index = EXCP_HLT;
 251     s390_cpu_model_register_props(obj);
 252 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 253     qemu_get_timedate(&tm, 0);
 254     env->tod_offset = TOD_UNIX_EPOCH +
 255                       (time2tod(mktimegm(&tm)) * 1000000000ULL);
 256     env->tod_basetime = 0;
 257     env->tod_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, s390x_tod_timer, cpu);
 258     env->cpu_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, s390x_cpu_timer, cpu);
 259     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_STOPPED, cpu);
 260 #endif
 261 }
 262
 263 static void s390_cpu_finalize(Object *obj)
 264 {
 265 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 266     S390CPU *cpu = S390_CPU(obj);
 267
 268     qemu_unregister_reset(s390_cpu_machine_reset_cb, cpu);
 269     g_free(cpu->irqstate);
 270 #endif
 271 }
 272
 273 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 274 static bool disabled_wait(CPUState *cpu)
 275 {
 276     return cpu->halted && !(S390_CPU(cpu)->env.psw.mask &
 277                             (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT | PSW_MASK_MCHECK));
 278 }
 279
 280 static unsigned s390_count_running_cpus(void)
 281 {
 282     CPUState *cpu;
 283     int nr_running = 0;
 284
 285     CPU_FOREACH(cpu) {
 286         uint8_t state = S390_CPU(cpu)->env.cpu_state;
 287         if (state == CPU_STATE_OPERATING ||
 288             state == CPU_STATE_LOAD) {
 289             if (!disabled_wait(cpu)) {
 290                 nr_running++;
 291             }
 292         }
 293     }
 294
 295     return nr_running;
 296 }
 297
 298 unsigned int s390_cpu_halt(S390CPU *cpu)
 299 {
 300     CPUState *cs = CPU(cpu);
 301     trace_cpu_halt(cs->cpu_index);
 302
 303     if (!cs->halted) {
 304         cs->halted = 1;
 305         cs->exception_index = EXCP_HLT;
 306     }
 307
 308     return s390_count_running_cpus();
 309 }
 310
 311 void s390_cpu_unhalt(S390CPU *cpu)
 312 {
 313     CPUState *cs = CPU(cpu);
 314     trace_cpu_unhalt(cs->cpu_index);
 315
 316     if (cs->halted) {
 317         cs->halted = 0;
 318         cs->exception_index = -1;
 319     }
 320 }
 321
 322 unsigned int s390_cpu_set_state(uint8_t cpu_state, S390CPU *cpu)
 323  {
 324     trace_cpu_set_state(CPU(cpu)->cpu_index, cpu_state);
 325
 326     switch (cpu_state) {
 327     case CPU_STATE_STOPPED:
 328     case CPU_STATE_CHECK_STOP:
 329         /* halt the cpu for common infrastructure */
 330         s390_cpu_halt(cpu);
 331         break;
 332     case CPU_STATE_OPERATING:
 333     case CPU_STATE_LOAD:
 334         /*
 335          * Starting a CPU with a PSW WAIT bit set:
 336          * KVM: handles this internally and triggers another WAIT exit.
 337          * TCG: will actually try to continue to run. Don't unhalt, will
 338          *      be done when the CPU actually has work (an interrupt).
 339          */
 340         if (!tcg_enabled() || !(cpu->env.psw.mask & PSW_MASK_WAIT)) {
 341             s390_cpu_unhalt(cpu);
 342         }
 343         break;
 344     default:
 345         error_report("Requested CPU state is not a valid S390 CPU state: %u",
 346                      cpu_state);
 347         exit(1);
 348     }
 349     if (kvm_enabled() && cpu->env.cpu_state != cpu_state) {
 350         kvm_s390_set_cpu_state(cpu, cpu_state);
 351     }
 352     cpu->env.cpu_state = cpu_state;
 353
 354     return s390_count_running_cpus();
 355 }
 356
 357 int s390_get_clock(uint8_t *tod_high, uint64_t *tod_low)
 358 {
 359     int r = 0;
 360
 361     if (kvm_enabled()) {
 362         r = kvm_s390_get_clock_ext(tod_high, tod_low);
 363         if (r == -ENXIO) {
 364             return kvm_s390_get_clock(tod_high, tod_low);
 365         }
 366     } else {
 367         /* Fixme TCG */
 368         *tod_high = 0;
 369         *tod_low = 0;
 370     }
 371
 372     return r;
 373 }
 374
 375 int s390_set_clock(uint8_t *tod_high, uint64_t *tod_low)
 376 {
 377     int r = 0;
 378
 379     if (kvm_enabled()) {
 380         r = kvm_s390_set_clock_ext(tod_high, tod_low);
 381         if (r == -ENXIO) {
 382             return kvm_s390_set_clock(tod_high, tod_low);
 383         }
 384     }
 385     /* Fixme TCG */
 386     return r;
 387 }
 388
 389 int s390_set_memory_limit(uint64_t new_limit, uint64_t *hw_limit)
 390 {
 391     if (kvm_enabled()) {
 392         return kvm_s390_set_mem_limit(new_limit, hw_limit);
 393     }
 394     return 0;
 395 }
 396
 397 void s390_cmma_reset(void)
 398 {
 399     if (kvm_enabled()) {
 400         kvm_s390_cmma_reset();
 401     }
 402 }
 403
 404 int s390_get_memslot_count(void)
 405 {
 406     if (kvm_enabled()) {
 407         return kvm_s390_get_memslot_count();
 408     } else {
 409         return MAX_AVAIL_SLOTS;
 410     }
 411 }
 412
 413 int s390_assign_subch_ioeventfd(EventNotifier *notifier, uint32_t sch_id,
 414                                 int vq, bool assign)
 415 {
 416     if (kvm_enabled()) {
 417         return kvm_s390_assign_subch_ioeventfd(notifier, sch_id, vq, assign);
 418     } else {
 419         return 0;
 420     }
 421 }
 422
 423 void s390_crypto_reset(void)
 424 {
 425     if (kvm_enabled()) {
 426         kvm_s390_crypto_reset();
 427     }
 428 }
 429
 430 bool s390_get_squash_mcss(void)
 431 {
 432     if (object_property_get_bool(OBJECT(qdev_get_machine()), "s390-squash-mcss",
 433                                  NULL)) {
 434         return true;
 435     }
 436
 437     return false;
 438 }
 439
 440 void s390_enable_css_support(S390CPU *cpu)
 441 {
 442     if (kvm_enabled()) {
 443         kvm_s390_enable_css_support(cpu);
 444     }
 445 }
 446 #endif
 447
 448 static gchar *s390_gdb_arch_name(CPUState *cs)
 449 {
 450     return g_strdup("s390:64-bit");
 451 }
 452
 453 static Property s390x_cpu_properties[] = {
 454 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 455     DEFINE_PROP_UINT32("core-id", S390CPU, env.core_id, 0),
 456 #endif
 457     DEFINE_PROP_END_OF_LIST()
 458 };
 459
 460 static void s390_cpu_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
 461 {
 462     S390CPUClass *scc = S390_CPU_CLASS(oc);
 463     CPUClass *cc = CPU_CLASS(scc);
 464     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(oc);
 465
 466     scc->parent_realize = dc->realize;
 467     dc->realize = s390_cpu_realizefn;
 468     dc->props = s390x_cpu_properties;
 469     dc->user_creatable = true;
 470
 471     scc->parent_reset = cc->reset;
 472 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 473     scc->load_normal = s390_cpu_load_normal;
 474 #endif
 475     scc->cpu_reset = s390_cpu_reset;
 476     scc->initial_cpu_reset = s390_cpu_initial_reset;
 477     cc->reset = s390_cpu_full_reset;
 478     cc->class_by_name = s390_cpu_class_by_name,
 479     cc->has_work = s390_cpu_has_work;
 480 #ifdef CONFIG_TCG
 481     cc->do_interrupt = s390_cpu_do_interrupt;
 482 #endif
 483     cc->dump_state = s390_cpu_dump_state;
 484     cc->set_pc = s390_cpu_set_pc;
 485     cc->gdb_read_register = s390_cpu_gdb_read_register;
 486     cc->gdb_write_register = s390_cpu_gdb_write_register;
 487 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
 488     cc->handle_mmu_fault = s390_cpu_handle_mmu_fault;
 489 #else
 490     cc->get_phys_page_debug = s390_cpu_get_phys_page_debug;
 491     cc->vmsd = &vmstate_s390_cpu;
 492     cc->write_elf64_note = s390_cpu_write_elf64_note;
 493 #ifdef CONFIG_TCG
 494     cc->cpu_exec_interrupt = s390_cpu_exec_interrupt;
 495     cc->debug_excp_handler = s390x_cpu_debug_excp_handler;
 496     cc->do_unaligned_access = s390x_cpu_do_unaligned_access;
 497 #endif
 498 #endif
 499     cc->disas_set_info = s390_cpu_disas_set_info;
 500 #ifdef CONFIG_TCG
 501     cc->tcg_initialize = s390x_translate_init;
 502 #endif
 503
 504     cc->gdb_num_core_regs = S390_NUM_CORE_REGS;
 505     cc->gdb_core_xml_file = "s390x-core64.xml";
 506     cc->gdb_arch_name = s390_gdb_arch_name;
 507
 508     s390_cpu_model_class_register_props(oc);
 509 }
 510
 511 static const TypeInfo s390_cpu_type_info = {
 512     .name = TYPE_S390_CPU,
 513     .parent = TYPE_CPU,
 514     .instance_size = sizeof(S390CPU),
 515     .instance_init = s390_cpu_initfn,
 516     .instance_finalize = s390_cpu_finalize,
 517     .abstract = true,
 518     .class_size = sizeof(S390CPUClass),
 519     .class_init = s390_cpu_class_init,
 520 };
 521
 522 static void s390_cpu_register_types(void)
 523 {
 524     type_register_static(&s390_cpu_type_info);
 525 }
 526
 527 type_init(s390_cpu_register_types)