hw/pc.c

   1 /*
   2  * QEMU PC System Emulator
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2004 Fabrice Bellard
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  22  * THE SOFTWARE.
  23  */
  24 #include "hw.h"
  25 #include "pc.h"
  26 #include "apic.h"
  27 #include "fdc.h"
  28 #include "ide.h"
  29 #include "pci.h"
  30 #include "vmware_vga.h"
  31 #include "monitor.h"
  32 #include "fw_cfg.h"
  33 #include "hpet_emul.h"
  34 #include "smbios.h"
  35 #include "loader.h"
  36 #include "elf.h"
  37 #include "multiboot.h"
  38 #include "mc146818rtc.h"
  39 #include "i8254.h"
  40 #include "pcspk.h"
  41 #include "msi.h"
  42 #include "sysbus.h"
  43 #include "sysemu.h"
  44 #include "kvm.h"
  45 #include "kvm_i386.h"
  46 #include "xen.h"
  47 #include "blockdev.h"
  48 #include "hw/block-common.h"
  49 #include "ui/qemu-spice.h"
  50 #include "memory.h"
  51 #include "exec-memory.h"
  52 #include "arch_init.h"
  53 #include "bitmap.h"
  54 #include "vga-pci.h"
  55
  56 /* debug PC/ISA interrupts */
  57 //#define DEBUG_IRQ
  58
  59 #ifdef DEBUG_IRQ
  60 #define DPRINTF(fmt, ...)                                       \
  61     do { printf("CPUIRQ: " fmt , ## __VA_ARGS__); } while (0)
  62 #else
  63 #define DPRINTF(fmt, ...)
  64 #endif
  65
  66 /* Leave a chunk of memory at the top of RAM for the BIOS ACPI tables.  */
  67 #define ACPI_DATA_SIZE       0x10000
  68 #define BIOS_CFG_IOPORT 0x510
  69 #define FW_CFG_ACPI_TABLES (FW_CFG_ARCH_LOCAL + 0)
  70 #define FW_CFG_SMBIOS_ENTRIES (FW_CFG_ARCH_LOCAL + 1)
  71 #define FW_CFG_IRQ0_OVERRIDE (FW_CFG_ARCH_LOCAL + 2)
  72 #define FW_CFG_E820_TABLE (FW_CFG_ARCH_LOCAL + 3)
  73 #define FW_CFG_HPET (FW_CFG_ARCH_LOCAL + 4)
  74
  75 #define MSI_ADDR_BASE 0xfee00000
  76
  77 #define E820_NR_ENTRIES         16
  78
  79 struct e820_entry {
  80     uint64_t address;
  81     uint64_t length;
  82     uint32_t type;
  83 } QEMU_PACKED __attribute((__aligned__(4)));
  84
  85 struct e820_table {
  86     uint32_t count;
  87     struct e820_entry entry[E820_NR_ENTRIES];
  88 } QEMU_PACKED __attribute((__aligned__(4)));
  89
  90 static struct e820_table e820_table;
  91 struct hpet_fw_config hpet_cfg = {.count = UINT8_MAX};
  92
  93 void gsi_handler(void *opaque, int n, int level)
  94 {
  95     GSIState *s = opaque;
  96
  97     DPRINTF("pc: %s GSI %d\n", level ? "raising" : "lowering", n);
  98     if (n < ISA_NUM_IRQS) {
  99         qemu_set_irq(s->i8259_irq[n], level);
 100     }
 101     qemu_set_irq(s->ioapic_irq[n], level);
 102 }
 103
 104 static void ioport80_write(void *opaque, uint32_t addr, uint32_t data)
 105 {
 106 }
 107
 108 /* MSDOS compatibility mode FPU exception support */
 109 static qemu_irq ferr_irq;
 110
 111 void pc_register_ferr_irq(qemu_irq irq)
 112 {
 113     ferr_irq = irq;
 114 }
 115
 116 /* XXX: add IGNNE support */
 117 void cpu_set_ferr(CPUX86State *s)
 118 {
 119     qemu_irq_raise(ferr_irq);
 120 }
 121
 122 static void ioportF0_write(void *opaque, uint32_t addr, uint32_t data)
 123 {
 124     qemu_irq_lower(ferr_irq);
 125 }
 126
 127 /* TSC handling */
 128 uint64_t cpu_get_tsc(CPUX86State *env)
 129 {
 130     return cpu_get_ticks();
 131 }
 132
 133 /* SMM support */
 134
 135 static cpu_set_smm_t smm_set;
 136 static void *smm_arg;
 137
 138 void cpu_smm_register(cpu_set_smm_t callback, void *arg)
 139 {
 140     assert(smm_set == NULL);
 141     assert(smm_arg == NULL);
 142     smm_set = callback;
 143     smm_arg = arg;
 144 }
 145
 146 void cpu_smm_update(CPUX86State *env)
 147 {
 148     if (smm_set && smm_arg && env == first_cpu)
 149         smm_set(!!(env->hflags & HF_SMM_MASK), smm_arg);
 150 }
 151
 152
 153 /* IRQ handling */
 154 int cpu_get_pic_interrupt(CPUX86State *env)
 155 {
 156     int intno;
 157
 158     intno = apic_get_interrupt(env->apic_state);
 159     if (intno >= 0) {
 160         return intno;
 161     }
 162     /* read the irq from the PIC */
 163     if (!apic_accept_pic_intr(env->apic_state)) {
 164         return -1;
 165     }
 166
 167     intno = pic_read_irq(isa_pic);
 168     return intno;
 169 }
 170
 171 static void pic_irq_request(void *opaque, int irq, int level)
 172 {
 173     CPUX86State *env = first_cpu;
 174
 175     DPRINTF("pic_irqs: %s irq %d\n", level? "raise" : "lower", irq);
 176     if (env->apic_state) {
 177         while (env) {
 178             if (apic_accept_pic_intr(env->apic_state)) {
 179                 apic_deliver_pic_intr(env->apic_state, level);
 180             }
 181             env = env->next_cpu;
 182         }
 183     } else {
 184         if (level)
 185             cpu_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_HARD);
 186         else
 187             cpu_reset_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_HARD);
 188     }
 189 }
 190
 191 /* PC cmos mappings */
 192
 193 #define REG_EQUIPMENT_BYTE          0x14
 194
 195 static int cmos_get_fd_drive_type(FDriveType fd0)
 196 {
 197     int val;
 198
 199     switch (fd0) {
 200     case FDRIVE_DRV_144:
 201         /* 1.44 Mb 3"5 drive */
 202         val = 4;
 203         break;
 204     case FDRIVE_DRV_288:
 205         /* 2.88 Mb 3"5 drive */
 206         val = 5;
 207         break;
 208     case FDRIVE_DRV_120:
 209         /* 1.2 Mb 5"5 drive */
 210         val = 2;
 211         break;
 212     case FDRIVE_DRV_NONE:
 213     default:
 214         val = 0;
 215         break;
 216     }
 217     return val;
 218 }
 219
 220 static void cmos_init_hd(ISADevice *s, int type_ofs, int info_ofs,
 221                          int16_t cylinders, int8_t heads, int8_t sectors)
 222 {
 223     rtc_set_memory(s, type_ofs, 47);
 224     rtc_set_memory(s, info_ofs, cylinders);
 225     rtc_set_memory(s, info_ofs + 1, cylinders >> 8);
 226     rtc_set_memory(s, info_ofs + 2, heads);
 227     rtc_set_memory(s, info_ofs + 3, 0xff);
 228     rtc_set_memory(s, info_ofs + 4, 0xff);
 229     rtc_set_memory(s, info_ofs + 5, 0xc0 | ((heads > 8) << 3));
 230     rtc_set_memory(s, info_ofs + 6, cylinders);
 231     rtc_set_memory(s, info_ofs + 7, cylinders >> 8);
 232     rtc_set_memory(s, info_ofs + 8, sectors);
 233 }
 234
 235 /* convert boot_device letter to something recognizable by the bios */
 236 static int boot_device2nibble(char boot_device)
 237 {
 238     switch(boot_device) {
 239     case 'a':
 240     case 'b':
 241         return 0x01; /* floppy boot */
 242     case 'c':
 243         return 0x02; /* hard drive boot */
 244     case 'd':
 245         return 0x03; /* CD-ROM boot */
 246     case 'n':
 247         return 0x04; /* Network boot */
 248     }
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 static int set_boot_dev(ISADevice *s, const char *boot_device, int fd_bootchk)
 253 {
 254 #define PC_MAX_BOOT_DEVICES 3
 255     int nbds, bds[3] = { 0, };
 256     int i;
 257
 258     nbds = strlen(boot_device);
 259     if (nbds > PC_MAX_BOOT_DEVICES) {
 260         error_report("Too many boot devices for PC");
 261         return(1);
 262     }
 263     for (i = 0; i < nbds; i++) {
 264         bds[i] = boot_device2nibble(boot_device[i]);
 265         if (bds[i] == 0) {
 266             error_report("Invalid boot device for PC: '%c'",
 267                          boot_device[i]);
 268             return(1);
 269         }
 270     }
 271     rtc_set_memory(s, 0x3d, (bds[1] << 4) | bds[0]);
 272     rtc_set_memory(s, 0x38, (bds[2] << 4) | (fd_bootchk ? 0x0 : 0x1));
 273     return(0);
 274 }
 275
 276 static int pc_boot_set(void *opaque, const char *boot_device)
 277 {
 278     return set_boot_dev(opaque, boot_device, 0);
 279 }
 280
 281 typedef struct pc_cmos_init_late_arg {
 282     ISADevice *rtc_state;
 283     BusState *idebus[2];
 284 } pc_cmos_init_late_arg;
 285
 286 static void pc_cmos_init_late(void *opaque)
 287 {
 288     pc_cmos_init_late_arg *arg = opaque;
 289     ISADevice *s = arg->rtc_state;
 290     int16_t cylinders;
 291     int8_t heads, sectors;
 292     int val;
 293     int i, trans;
 294
 295     val = 0;
 296     if (ide_get_geometry(arg->idebus[0], 0,
 297                          &cylinders, &heads, &sectors) >= 0) {
 298         cmos_init_hd(s, 0x19, 0x1b, cylinders, heads, sectors);
 299         val |= 0xf0;
 300     }
 301     if (ide_get_geometry(arg->idebus[0], 1,
 302                          &cylinders, &heads, &sectors) >= 0) {
 303         cmos_init_hd(s, 0x1a, 0x24, cylinders, heads, sectors);
 304         val |= 0x0f;
 305     }
 306     rtc_set_memory(s, 0x12, val);
 307
 308     val = 0;
 309     for (i = 0; i < 4; i++) {
 310         /* NOTE: ide_get_geometry() returns the physical
 311            geometry.  It is always such that: 1 <= sects <= 63, 1
 312            <= heads <= 16, 1 <= cylinders <= 16383. The BIOS
 313            geometry can be different if a translation is done. */
 314         if (ide_get_geometry(arg->idebus[i / 2], i % 2,
 315                              &cylinders, &heads, &sectors) >= 0) {
 316             trans = ide_get_bios_chs_trans(arg->idebus[i / 2], i % 2) - 1;
 317             assert((trans & ~3) == 0);
 318             val |= trans << (i * 2);
 319         }
 320     }
 321     rtc_set_memory(s, 0x39, val);
 322
 323     qemu_unregister_reset(pc_cmos_init_late, opaque);
 324 }
 325
 326 void pc_cmos_init(ram_addr_t ram_size, ram_addr_t above_4g_mem_size,
 327                   const char *boot_device,
 328                   ISADevice *floppy, BusState *idebus0, BusState *idebus1,
 329                   ISADevice *s)
 330 {
 331     int val, nb, i;
 332     FDriveType fd_type[2] = { FDRIVE_DRV_NONE, FDRIVE_DRV_NONE };
 333     static pc_cmos_init_late_arg arg;
 334
 335     /* various important CMOS locations needed by PC/Bochs bios */
 336
 337     /* memory size */
 338     /* base memory (first MiB) */
 339     val = MIN(ram_size / 1024, 640);
 340     rtc_set_memory(s, 0x15, val);
 341     rtc_set_memory(s, 0x16, val >> 8);
 342     /* extended memory (next 64MiB) */
 343     if (ram_size > 1024 * 1024) {
 344         val = (ram_size - 1024 * 1024) / 1024;
 345     } else {
 346         val = 0;
 347     }
 348     if (val > 65535)
 349         val = 65535;
 350     rtc_set_memory(s, 0x17, val);
 351     rtc_set_memory(s, 0x18, val >> 8);
 352     rtc_set_memory(s, 0x30, val);
 353     rtc_set_memory(s, 0x31, val >> 8);
 354     /* memory between 16MiB and 4GiB */
 355     if (ram_size > 16 * 1024 * 1024) {
 356         val = (ram_size - 16 * 1024 * 1024) / 65536;
 357     } else {
 358         val = 0;
 359     }
 360     if (val > 65535)
 361         val = 65535;
 362     rtc_set_memory(s, 0x34, val);
 363     rtc_set_memory(s, 0x35, val >> 8);
 364     /* memory above 4GiB */
 365     val = above_4g_mem_size / 65536;
 366     rtc_set_memory(s, 0x5b, val);
 367     rtc_set_memory(s, 0x5c, val >> 8);
 368     rtc_set_memory(s, 0x5d, val >> 16);
 369
 370     /* set the number of CPU */
 371     rtc_set_memory(s, 0x5f, smp_cpus - 1);
 372
 373     /* set boot devices, and disable floppy signature check if requested */
 374     if (set_boot_dev(s, boot_device, fd_bootchk)) {
 375         exit(1);
 376     }
 377
 378     /* floppy type */
 379     if (floppy) {
 380         for (i = 0; i < 2; i++) {
 381             fd_type[i] = isa_fdc_get_drive_type(floppy, i);
 382         }
 383     }
 384     val = (cmos_get_fd_drive_type(fd_type[0]) << 4) |
 385         cmos_get_fd_drive_type(fd_type[1]);
 386     rtc_set_memory(s, 0x10, val);
 387
 388     val = 0;
 389     nb = 0;
 390     if (fd_type[0] < FDRIVE_DRV_NONE) {
 391         nb++;
 392     }
 393     if (fd_type[1] < FDRIVE_DRV_NONE) {
 394         nb++;
 395     }
 396     switch (nb) {
 397     case 0:
 398         break;
 399     case 1:
 400         val |= 0x01; /* 1 drive, ready for boot */
 401         break;
 402     case 2:
 403         val |= 0x41; /* 2 drives, ready for boot */
 404         break;
 405     }
 406     val |= 0x02; /* FPU is there */
 407     val |= 0x04; /* PS/2 mouse installed */
 408     rtc_set_memory(s, REG_EQUIPMENT_BYTE, val);
 409
 410     /* hard drives */
 411     arg.rtc_state = s;
 412     arg.idebus[0] = idebus0;
 413     arg.idebus[1] = idebus1;
 414     qemu_register_reset(pc_cmos_init_late, &arg);
 415 }
 416
 417 /* port 92 stuff: could be split off */
 418 typedef struct Port92State {
 419     ISADevice dev;
 420     MemoryRegion io;
 421     uint8_t outport;
 422     qemu_irq *a20_out;
 423 } Port92State;
 424
 425 static void port92_write(void *opaque, uint32_t addr, uint32_t val)
 426 {
 427     Port92State *s = opaque;
 428
 429     DPRINTF("port92: write 0x%02x\n", val);
 430     s->outport = val;
 431     qemu_set_irq(*s->a20_out, (val >> 1) & 1);
 432     if (val & 1) {
 433         qemu_system_reset_request();
 434     }
 435 }
 436
 437 static uint32_t port92_read(void *opaque, uint32_t addr)
 438 {
 439     Port92State *s = opaque;
 440     uint32_t ret;
 441
 442     ret = s->outport;
 443     DPRINTF("port92: read 0x%02x\n", ret);
 444     return ret;
 445 }
 446
 447 static void port92_init(ISADevice *dev, qemu_irq *a20_out)
 448 {
 449     Port92State *s = DO_UPCAST(Port92State, dev, dev);
 450
 451     s->a20_out = a20_out;
 452 }
 453
 454 static const VMStateDescription vmstate_port92_isa = {
 455     .name = "port92",
 456     .version_id = 1,
 457     .minimum_version_id = 1,
 458     .minimum_version_id_old = 1,
 459     .fields      = (VMStateField []) {
 460         VMSTATE_UINT8(outport, Port92State),
 461         VMSTATE_END_OF_LIST()
 462     }
 463 };
 464
 465 static void port92_reset(DeviceState *d)
 466 {
 467     Port92State *s = container_of(d, Port92State, dev.qdev);
 468
 469     s->outport &= ~1;
 470 }
 471
 472 static const MemoryRegionPortio port92_portio[] = {
 473     { 0, 1, 1, .read = port92_read, .write = port92_write },
 474     PORTIO_END_OF_LIST(),
 475 };
 476
 477 static const MemoryRegionOps port92_ops = {
 478     .old_portio = port92_portio
 479 };
 480
 481 static int port92_initfn(ISADevice *dev)
 482 {
 483     Port92State *s = DO_UPCAST(Port92State, dev, dev);
 484
 485     memory_region_init_io(&s->io, &port92_ops, s, "port92", 1);
 486     isa_register_ioport(dev, &s->io, 0x92);
 487
 488     s->outport = 0;
 489     return 0;
 490 }
 491
 492 static void port92_class_initfn(ObjectClass *klass, void *data)
 493 {
 494     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
 495     ISADeviceClass *ic = ISA_DEVICE_CLASS(klass);
 496     ic->init = port92_initfn;
 497     dc->no_user = 1;
 498     dc->reset = port92_reset;
 499     dc->vmsd = &vmstate_port92_isa;
 500 }
 501
 502 static TypeInfo port92_info = {
 503     .name          = "port92",
 504     .parent        = TYPE_ISA_DEVICE,
 505     .instance_size = sizeof(Port92State),
 506     .class_init    = port92_class_initfn,
 507 };
 508
 509 static void port92_register_types(void)
 510 {
 511     type_register_static(&port92_info);
 512 }
 513
 514 type_init(port92_register_types)
 515
 516 static void handle_a20_line_change(void *opaque, int irq, int level)
 517 {
 518     CPUX86State *cpu = opaque;
 519
 520     /* XXX: send to all CPUs ? */
 521     /* XXX: add logic to handle multiple A20 line sources */
 522     cpu_x86_set_a20(cpu, level);
 523 }
 524
 525 /***********************************************************/
 526 /* Bochs BIOS debug ports */
 527
 528 static void bochs_bios_write(void *opaque, uint32_t addr, uint32_t val)
 529 {
 530     static const char shutdown_str[8] = "Shutdown";
 531     static int shutdown_index = 0;
 532
 533     switch(addr) {
 534     case 0x8900:
 535         /* same as Bochs power off */
 536         if (val == shutdown_str[shutdown_index]) {
 537             shutdown_index++;
 538             if (shutdown_index == 8) {
 539                 shutdown_index = 0;
 540                 qemu_system_shutdown_request();
 541             }
 542         } else {
 543             shutdown_index = 0;
 544         }
 545         break;
 546
 547     case 0x501:
 548     case 0x502:
 549         exit((val << 1) | 1);
 550     }
 551 }
 552
 553 int e820_add_entry(uint64_t address, uint64_t length, uint32_t type)
 554 {
 555     int index = le32_to_cpu(e820_table.count);
 556     struct e820_entry *entry;
 557
 558     if (index >= E820_NR_ENTRIES)
 559         return -EBUSY;
 560     entry = &e820_table.entry[index++];
 561
 562     entry->address = cpu_to_le64(address);
 563     entry->length = cpu_to_le64(length);
 564     entry->type = cpu_to_le32(type);
 565
 566     e820_table.count = cpu_to_le32(index);
 567     return index;
 568 }
 569
 570 static void *bochs_bios_init(void)
 571 {
 572     void *fw_cfg;
 573     uint8_t *smbios_table;
 574     size_t smbios_len;
 575     uint64_t *numa_fw_cfg;
 576     int i, j;
 577
 578     register_ioport_write(0x8900, 1, 1, bochs_bios_write, NULL);
 579
 580     register_ioport_write(0x501, 1, 1, bochs_bios_write, NULL);
 581     register_ioport_write(0x501, 1, 2, bochs_bios_write, NULL);
 582     register_ioport_write(0x502, 1, 2, bochs_bios_write, NULL);
 583
 584     fw_cfg = fw_cfg_init(BIOS_CFG_IOPORT, BIOS_CFG_IOPORT + 1, 0, 0);
 585
 586     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_ID, 1);
 587     fw_cfg_add_i64(fw_cfg, FW_CFG_RAM_SIZE, (uint64_t)ram_size);
 588     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_ACPI_TABLES, (uint8_t *)acpi_tables,
 589                      acpi_tables_len);
 590     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_IRQ0_OVERRIDE, kvm_allows_irq0_override());
 591
 592     smbios_table = smbios_get_table(&smbios_len);
 593     if (smbios_table)
 594         fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_SMBIOS_ENTRIES,
 595                          smbios_table, smbios_len);
 596     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_E820_TABLE, (uint8_t *)&e820_table,
 597                      sizeof(struct e820_table));
 598
 599     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_HPET, (uint8_t *)&hpet_cfg,
 600                      sizeof(struct hpet_fw_config));
 601     /* allocate memory for the NUMA channel: one (64bit) word for the number
 602      * of nodes, one word for each VCPU->node and one word for each node to
 603      * hold the amount of memory.
 604      */
 605     numa_fw_cfg = g_malloc0((1 + max_cpus + nb_numa_nodes) * 8);
 606     numa_fw_cfg[0] = cpu_to_le64(nb_numa_nodes);
 607     for (i = 0; i < max_cpus; i++) {
 608         for (j = 0; j < nb_numa_nodes; j++) {
 609             if (test_bit(i, node_cpumask[j])) {
 610                 numa_fw_cfg[i + 1] = cpu_to_le64(j);
 611                 break;
 612             }
 613         }
 614     }
 615     for (i = 0; i < nb_numa_nodes; i++) {
 616         numa_fw_cfg[max_cpus + 1 + i] = cpu_to_le64(node_mem[i]);
 617     }
 618     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_NUMA, (uint8_t *)numa_fw_cfg,
 619                      (1 + max_cpus + nb_numa_nodes) * 8);
 620
 621     return fw_cfg;
 622 }
 623
 624 static long get_file_size(FILE *f)
 625 {
 626     long where, size;
 627
 628     /* XXX: on Unix systems, using fstat() probably makes more sense */
 629
 630     where = ftell(f);
 631     fseek(f, 0, SEEK_END);
 632     size = ftell(f);
 633     fseek(f, where, SEEK_SET);
 634
 635     return size;
 636 }
 637
 638 static void load_linux(void *fw_cfg,
 639                        const char *kernel_filename,
 640                        const char *initrd_filename,
 641                        const char *kernel_cmdline,
 642                        target_phys_addr_t max_ram_size)
 643 {
 644     uint16_t protocol;
 645     int setup_size, kernel_size, initrd_size = 0, cmdline_size;
 646     uint32_t initrd_max;
 647     uint8_t header[8192], *setup, *kernel, *initrd_data;
 648     target_phys_addr_t real_addr, prot_addr, cmdline_addr, initrd_addr = 0;
 649     FILE *f;
 650     char *vmode;
 651
 652     /* Align to 16 bytes as a paranoia measure */
 653     cmdline_size = (strlen(kernel_cmdline)+16) & ~15;
 654
 655     /* load the kernel header */
 656     f = fopen(kernel_filename, "rb");
 657     if (!f || !(kernel_size = get_file_size(f)) ||
 658         fread(header, 1, MIN(ARRAY_SIZE(header), kernel_size), f) !=
 659         MIN(ARRAY_SIZE(header), kernel_size)) {
 660         fprintf(stderr, "qemu: could not load kernel '%s': %s\n",
 661                 kernel_filename, strerror(errno));
 662         exit(1);
 663     }
 664
 665     /* kernel protocol version */
 666 #if 0
 667     fprintf(stderr, "header magic: %#x\n", ldl_p(header+0x202));
 668 #endif
 669     if (ldl_p(header+0x202) == 0x53726448)
 670         protocol = lduw_p(header+0x206);
 671     else {
 672         /* This looks like a multiboot kernel. If it is, let's stop
 673            treating it like a Linux kernel. */
 674         if (load_multiboot(fw_cfg, f, kernel_filename, initrd_filename,
 675                            kernel_cmdline, kernel_size, header))
 676             return;
 677         protocol = 0;
 678     }
 679
 680     if (protocol < 0x200 || !(header[0x211] & 0x01)) {
 681         /* Low kernel */
 682         real_addr    = 0x90000;
 683         cmdline_addr = 0x9a000 - cmdline_size;
 684         prot_addr    = 0x10000;
 685     } else if (protocol < 0x202) {
 686         /* High but ancient kernel */
 687         real_addr    = 0x90000;
 688         cmdline_addr = 0x9a000 - cmdline_size;
 689         prot_addr    = 0x100000;
 690     } else {
 691         /* High and recent kernel */
 692         real_addr    = 0x10000;
 693         cmdline_addr = 0x20000;
 694         prot_addr    = 0x100000;
 695     }
 696
 697 #if 0
 698     fprintf(stderr,
 699             "qemu: real_addr     = 0x" TARGET_FMT_plx "\n"
 700             "qemu: cmdline_addr  = 0x" TARGET_FMT_plx "\n"
 701             "qemu: prot_addr     = 0x" TARGET_FMT_plx "\n",
 702             real_addr,
 703             cmdline_addr,
 704             prot_addr);
 705 #endif
 706
 707     /* highest address for loading the initrd */
 708     if (protocol >= 0x203)
 709         initrd_max = ldl_p(header+0x22c);
 710     else
 711         initrd_max = 0x37ffffff;
 712
 713     if (initrd_max >= max_ram_size-ACPI_DATA_SIZE)
 714         initrd_max = max_ram_size-ACPI_DATA_SIZE-1;
 715
 716     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_ADDR, cmdline_addr);
 717     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_SIZE, strlen(kernel_cmdline)+1);
 718     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_CMDLINE_DATA,
 719                      (uint8_t*)strdup(kernel_cmdline),
 720                      strlen(kernel_cmdline)+1);
 721
 722     if (protocol >= 0x202) {
 723         stl_p(header+0x228, cmdline_addr);
 724     } else {
 725         stw_p(header+0x20, 0xA33F);
 726         stw_p(header+0x22, cmdline_addr-real_addr);
 727     }
 728
 729     /* handle vga= parameter */
 730     vmode = strstr(kernel_cmdline, "vga=");
 731     if (vmode) {
 732         unsigned int video_mode;
 733         /* skip "vga=" */
 734         vmode += 4;
 735         if (!strncmp(vmode, "normal", 6)) {
 736             video_mode = 0xffff;
 737         } else if (!strncmp(vmode, "ext", 3)) {
 738             video_mode = 0xfffe;
 739         } else if (!strncmp(vmode, "ask", 3)) {
 740             video_mode = 0xfffd;
 741         } else {
 742             video_mode = strtol(vmode, NULL, 0);
 743         }
 744         stw_p(header+0x1fa, video_mode);
 745     }
 746
 747     /* loader type */
 748     /* High nybble = B reserved for QEMU; low nybble is revision number.
 749        If this code is substantially changed, you may want to consider
 750        incrementing the revision. */
 751     if (protocol >= 0x200)
 752         header[0x210] = 0xB0;
 753
 754     /* heap */
 755     if (protocol >= 0x201) {
 756         header[0x211] |= 0x80;  /* CAN_USE_HEAP */
 757         stw_p(header+0x224, cmdline_addr-real_addr-0x200);
 758     }
 759
 760     /* load initrd */
 761     if (initrd_filename) {
 762         if (protocol < 0x200) {
 763             fprintf(stderr, "qemu: linux kernel too old to load a ram disk\n");
 764             exit(1);
 765         }
 766
 767         initrd_size = get_image_size(initrd_filename);
 768         if (initrd_size < 0) {
 769             fprintf(stderr, "qemu: error reading initrd %s\n",
 770                     initrd_filename);
 771             exit(1);
 772         }
 773
 774         initrd_addr = (initrd_max-initrd_size) & ~4095;
 775
 776         initrd_data = g_malloc(initrd_size);
 777         load_image(initrd_filename, initrd_data);
 778
 779         fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_ADDR, initrd_addr);
 780         fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_SIZE, initrd_size);
 781         fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_INITRD_DATA, initrd_data, initrd_size);
 782
 783         stl_p(header+0x218, initrd_addr);
 784         stl_p(header+0x21c, initrd_size);
 785     }
 786
 787     /* load kernel and setup */
 788     setup_size = header[0x1f1];
 789     if (setup_size == 0)
 790         setup_size = 4;
 791     setup_size = (setup_size+1)*512;
 792     kernel_size -= setup_size;
 793
 794     setup  = g_malloc(setup_size);
 795     kernel = g_malloc(kernel_size);
 796     fseek(f, 0, SEEK_SET);
 797     if (fread(setup, 1, setup_size, f) != setup_size) {
 798         fprintf(stderr, "fread() failed\n");
 799         exit(1);
 800     }
 801     if (fread(kernel, 1, kernel_size, f) != kernel_size) {
 802         fprintf(stderr, "fread() failed\n");
 803         exit(1);
 804     }
 805     fclose(f);
 806     memcpy(setup, header, MIN(sizeof(header), setup_size));
 807
 808     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_ADDR, prot_addr);
 809     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_SIZE, kernel_size);
 810     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_KERNEL_DATA, kernel, kernel_size);
 811
 812     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_ADDR, real_addr);
 813     fw_cfg_add_i32(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_SIZE, setup_size);
 814     fw_cfg_add_bytes(fw_cfg, FW_CFG_SETUP_DATA, setup, setup_size);
 815
 816     option_rom[nb_option_roms].name = "linuxboot.bin";
 817     option_rom[nb_option_roms].bootindex = 0;
 818     nb_option_roms++;
 819 }
 820
 821 #define NE2000_NB_MAX 6
 822
 823 static const int ne2000_io[NE2000_NB_MAX] = { 0x300, 0x320, 0x340, 0x360,
 824                                               0x280, 0x380 };
 825 static const int ne2000_irq[NE2000_NB_MAX] = { 9, 10, 11, 3, 4, 5 };
 826
 827 static const int parallel_io[MAX_PARALLEL_PORTS] = { 0x378, 0x278, 0x3bc };
 828 static const int parallel_irq[MAX_PARALLEL_PORTS] = { 7, 7, 7 };
 829
 830 void pc_init_ne2k_isa(ISABus *bus, NICInfo *nd)
 831 {
 832     static int nb_ne2k = 0;
 833
 834     if (nb_ne2k == NE2000_NB_MAX)
 835         return;
 836     isa_ne2000_init(bus, ne2000_io[nb_ne2k],
 837                     ne2000_irq[nb_ne2k], nd);
 838     nb_ne2k++;
 839 }
 840
 841 DeviceState *cpu_get_current_apic(void)
 842 {
 843     if (cpu_single_env) {
 844         return cpu_single_env->apic_state;
 845     } else {
 846         return NULL;
 847     }
 848 }
 849
 850 static DeviceState *apic_init(void *env, uint8_t apic_id)
 851 {
 852     DeviceState *dev;
 853     static int apic_mapped;
 854
 855     if (kvm_irqchip_in_kernel()) {
 856         dev = qdev_create(NULL, "kvm-apic");
 857     } else if (xen_enabled()) {
 858         dev = qdev_create(NULL, "xen-apic");
 859     } else {
 860         dev = qdev_create(NULL, "apic");
 861     }
 862
 863     qdev_prop_set_uint8(dev, "id", apic_id);
 864     qdev_prop_set_ptr(dev, "cpu_env", env);
 865     qdev_init_nofail(dev);
 866
 867     /* XXX: mapping more APICs at the same memory location */
 868     if (apic_mapped == 0) {
 869         /* NOTE: the APIC is directly connected to the CPU - it is not
 870            on the global memory bus. */
 871         /* XXX: what if the base changes? */
 872         sysbus_mmio_map(sysbus_from_qdev(dev), 0, MSI_ADDR_BASE);
 873         apic_mapped = 1;
 874     }
 875
 876     return dev;
 877 }
 878
 879 void pc_acpi_smi_interrupt(void *opaque, int irq, int level)
 880 {
 881     CPUX86State *s = opaque;
 882
 883     if (level) {
 884         cpu_interrupt(s, CPU_INTERRUPT_SMI);
 885     }
 886 }
 887
 888 static X86CPU *pc_new_cpu(const char *cpu_model)
 889 {
 890     X86CPU *cpu;
 891     CPUX86State *env;
 892
 893     cpu = cpu_x86_init(cpu_model);
 894     if (cpu == NULL) {
 895         fprintf(stderr, "Unable to find x86 CPU definition\n");
 896         exit(1);
 897     }
 898     env = &cpu->env;
 899     if ((env->cpuid_features & CPUID_APIC) || smp_cpus > 1) {
 900         env->apic_state = apic_init(env, env->cpuid_apic_id);
 901     }
 902     cpu_reset(CPU(cpu));
 903     return cpu;
 904 }
 905
 906 void pc_cpus_init(const char *cpu_model)
 907 {
 908     int i;
 909
 910     /* init CPUs */
 911     if (cpu_model == NULL) {
 912 #ifdef TARGET_X86_64
 913         cpu_model = "qemu64";
 914 #else
 915         cpu_model = "qemu32";
 916 #endif
 917     }
 918
 919     for(i = 0; i < smp_cpus; i++) {
 920         pc_new_cpu(cpu_model);
 921     }
 922 }
 923
 924 void *pc_memory_init(MemoryRegion *system_memory,
 925                     const char *kernel_filename,
 926                     const char *kernel_cmdline,
 927                     const char *initrd_filename,
 928                     ram_addr_t below_4g_mem_size,
 929                     ram_addr_t above_4g_mem_size,
 930                     MemoryRegion *rom_memory,
 931                     MemoryRegion **ram_memory)
 932 {
 933     int linux_boot, i;
 934     MemoryRegion *ram, *option_rom_mr;
 935     MemoryRegion *ram_below_4g, *ram_above_4g;
 936     void *fw_cfg;
 937
 938     linux_boot = (kernel_filename != NULL);
 939
 940     /* Allocate RAM.  We allocate it as a single memory region and use
 941      * aliases to address portions of it, mostly for backwards compatibility
 942      * with older qemus that used qemu_ram_alloc().
 943      */
 944     ram = g_malloc(sizeof(*ram));
 945     memory_region_init_ram(ram, "pc.ram",
 946                            below_4g_mem_size + above_4g_mem_size);
 947     vmstate_register_ram_global(ram);
 948     *ram_memory = ram;
 949     ram_below_4g = g_malloc(sizeof(*ram_below_4g));
 950     memory_region_init_alias(ram_below_4g, "ram-below-4g", ram,
 951                              0, below_4g_mem_size);
 952     memory_region_add_subregion(system_memory, 0, ram_below_4g);
 953     if (above_4g_mem_size > 0) {
 954         ram_above_4g = g_malloc(sizeof(*ram_above_4g));
 955         memory_region_init_alias(ram_above_4g, "ram-above-4g", ram,
 956                                  below_4g_mem_size, above_4g_mem_size);
 957         memory_region_add_subregion(system_memory, 0x100000000ULL,
 958                                     ram_above_4g);
 959     }
 960
 961
 962     /* Initialize PC system firmware */
 963     pc_system_firmware_init(rom_memory);
 964
 965     option_rom_mr = g_malloc(sizeof(*option_rom_mr));
 966     memory_region_init_ram(option_rom_mr, "pc.rom", PC_ROM_SIZE);
 967     vmstate_register_ram_global(option_rom_mr);
 968     memory_region_add_subregion_overlap(rom_memory,
 969                                         PC_ROM_MIN_VGA,
 970                                         option_rom_mr,
 971                                         1);
 972
 973     fw_cfg = bochs_bios_init();
 974     rom_set_fw(fw_cfg);
 975
 976     if (linux_boot) {
 977         load_linux(fw_cfg, kernel_filename, initrd_filename, kernel_cmdline, below_4g_mem_size);
 978     }
 979
 980     for (i = 0; i < nb_option_roms; i++) {
 981         rom_add_option(option_rom[i].name, option_rom[i].bootindex);
 982     }
 983     return fw_cfg;
 984 }
 985
 986 qemu_irq *pc_allocate_cpu_irq(void)
 987 {
 988     return qemu_allocate_irqs(pic_irq_request, NULL, 1);
 989 }
 990
 991 DeviceState *pc_vga_init(ISABus *isa_bus, PCIBus *pci_bus)
 992 {
 993     DeviceState *dev = NULL;
 994
 995     if (cirrus_vga_enabled) {
 996         if (pci_bus) {
 997             dev = pci_cirrus_vga_init(pci_bus);
 998         } else {
 999             dev = &isa_create_simple(isa_bus, "isa-cirrus-vga")->qdev;
1000         }
1001     } else if (vmsvga_enabled) {
1002         if (pci_bus) {
1003             dev = pci_vmsvga_init(pci_bus);
1004         } else {
1005             fprintf(stderr, "%s: vmware_vga: no PCI bus\n", __FUNCTION__);
1006         }
1007 #ifdef CONFIG_SPICE
1008     } else if (qxl_enabled) {
1009         if (pci_bus) {
1010             dev = &pci_create_simple(pci_bus, -1, "qxl-vga")->qdev;
1011         } else {
1012             fprintf(stderr, "%s: qxl: no PCI bus\n", __FUNCTION__);
1013         }
1014 #endif
1015     } else if (std_vga_enabled) {
1016         if (pci_bus) {
1017             dev = pci_vga_init(pci_bus);
1018         } else {
1019             dev = isa_vga_init(isa_bus);
1020         }
1021     }
1022
1023     return dev;
1024 }
1025
1026 static void cpu_request_exit(void *opaque, int irq, int level)
1027 {
1028     CPUX86State *env = cpu_single_env;
1029
1030     if (env && level) {
1031         cpu_exit(env);
1032     }
1033 }
1034
1035 void pc_basic_device_init(ISABus *isa_bus, qemu_irq *gsi,
1036                           ISADevice **rtc_state,
1037                           ISADevice **floppy,
1038                           bool no_vmport)
1039 {
1040     int i;
1041     DriveInfo *fd[MAX_FD];
1042     DeviceState *hpet = NULL;
1043     int pit_isa_irq = 0;
1044     qemu_irq pit_alt_irq = NULL;
1045     qemu_irq rtc_irq = NULL;
1046     qemu_irq *a20_line;
1047     ISADevice *i8042, *port92, *vmmouse, *pit = NULL;
1048     qemu_irq *cpu_exit_irq;
1049
1050     register_ioport_write(0x80, 1, 1, ioport80_write, NULL);
1051
1052     register_ioport_write(0xf0, 1, 1, ioportF0_write, NULL);
1053
1054     /*
1055      * Check if an HPET shall be created.
1056      *
1057      * Without KVM_CAP_PIT_STATE2, we cannot switch off the in-kernel PIT
1058      * when the HPET wants to take over. Thus we have to disable the latter.
1059      */
1060     if (!no_hpet && (!kvm_irqchip_in_kernel() || kvm_has_pit_state2())) {
1061         hpet = sysbus_try_create_simple("hpet", HPET_BASE, NULL);
1062
1063         if (hpet) {
1064             for (i = 0; i < GSI_NUM_PINS; i++) {
1065                 sysbus_connect_irq(sysbus_from_qdev(hpet), i, gsi[i]);
1066             }
1067             pit_isa_irq = -1;
1068             pit_alt_irq = qdev_get_gpio_in(hpet, HPET_LEGACY_PIT_INT);
1069             rtc_irq = qdev_get_gpio_in(hpet, HPET_LEGACY_RTC_INT);
1070         }
1071     }
1072     *rtc_state = rtc_init(isa_bus, 2000, rtc_irq);
1073
1074     qemu_register_boot_set(pc_boot_set, *rtc_state);
1075
1076     if (!xen_enabled()) {
1077         if (kvm_irqchip_in_kernel()) {
1078             pit = kvm_pit_init(isa_bus, 0x40);
1079         } else {
1080             pit = pit_init(isa_bus, 0x40, pit_isa_irq, pit_alt_irq);
1081         }
1082         if (hpet) {
1083             /* connect PIT to output control line of the HPET */
1084             qdev_connect_gpio_out(hpet, 0, qdev_get_gpio_in(&pit->qdev, 0));
1085         }
1086         pcspk_init(isa_bus, pit);
1087     }
1088
1089     for(i = 0; i < MAX_SERIAL_PORTS; i++) {
1090         if (serial_hds[i]) {
1091             serial_isa_init(isa_bus, i, serial_hds[i]);
1092         }
1093     }
1094
1095     for(i = 0; i < MAX_PARALLEL_PORTS; i++) {
1096         if (parallel_hds[i]) {
1097             parallel_init(isa_bus, i, parallel_hds[i]);
1098         }
1099     }
1100
1101     a20_line = qemu_allocate_irqs(handle_a20_line_change, first_cpu, 2);
1102     i8042 = isa_create_simple(isa_bus, "i8042");
1103     i8042_setup_a20_line(i8042, &a20_line[0]);
1104     if (!no_vmport) {
1105         vmport_init(isa_bus);
1106         vmmouse = isa_try_create(isa_bus, "vmmouse");
1107     } else {
1108         vmmouse = NULL;
1109     }
1110     if (vmmouse) {
1111         qdev_prop_set_ptr(&vmmouse->qdev, "ps2_mouse", i8042);
1112         qdev_init_nofail(&vmmouse->qdev);
1113     }
1114     port92 = isa_create_simple(isa_bus, "port92");
1115     port92_init(port92, &a20_line[1]);
1116
1117     cpu_exit_irq = qemu_allocate_irqs(cpu_request_exit, NULL, 1);
1118     DMA_init(0, cpu_exit_irq);
1119
1120     for(i = 0; i < MAX_FD; i++) {
1121         fd[i] = drive_get(IF_FLOPPY, 0, i);
1122     }
1123     *floppy = fdctrl_init_isa(isa_bus, fd);
1124 }
1125
1126 void pc_pci_device_init(PCIBus *pci_bus)
1127 {
1128     int max_bus;
1129     int bus;
1130
1131     max_bus = drive_get_max_bus(IF_SCSI);
1132     for (bus = 0; bus <= max_bus; bus++) {
1133         pci_create_simple(pci_bus, -1, "lsi53c895a");
1134     }
1135 }