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     env->bpbc = false;
  93     scc->parent_reset(s);
  94     cpu->env.sigp_order = 0;
  95     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_STOPPED, cpu);
  96 }
  97
  98 /* S390CPUClass::initial_reset() */
  99 static void s390_cpu_initial_reset(CPUState *s)
 100 {
 101     S390CPU *cpu = S390_CPU(s);
 102     CPUS390XState *env = &cpu->env;
 103     int i;
 104
 105     s390_cpu_reset(s);
 106     /* initial reset does not clear everything! */
 107     memset(&env->start_initial_reset_fields, 0,
 108         offsetof(CPUS390XState, end_reset_fields) -
 109         offsetof(CPUS390XState, start_initial_reset_fields));
 110
 111     /* architectured initial values for CR 0 and 14 */
 112     env->cregs[0] = CR0_RESET;
 113     env->cregs[14] = CR14_RESET;
 114
 115     /* architectured initial value for Breaking-Event-Address register */
 116     env->gbea = 1;
 117
 118     env->pfault_token = -1UL;
 119     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(env->io_index); i++) {
 120         env->io_index[i] = -1;
 121     }
 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
 159     /* tininess for underflow is detected before rounding */
 160     set_float_detect_tininess(float_tininess_before_rounding,
 161                               &env->fpu_status);
 162
 163     /* Reset state inside the kernel that we cannot access yet from QEMU. */
 164     if (kvm_enabled()) {
 165         kvm_s390_reset_vcpu(cpu);
 166     }
 167 }
 168
 169 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 170 static void s390_cpu_machine_reset_cb(void *opaque)
 171 {
 172     S390CPU *cpu = opaque;
 173
 174     run_on_cpu(CPU(cpu), s390_do_cpu_full_reset, RUN_ON_CPU_NULL);
 175 }
 176 #endif
 177
 178 static void s390_cpu_disas_set_info(CPUState *cpu, disassemble_info *info)
 179 {
 180     info->mach = bfd_mach_s390_64;
 181     info->print_insn = print_insn_s390;
 182 }
 183
 184 static void s390_cpu_realizefn(DeviceState *dev, Error **errp)
 185 {
 186     CPUState *cs = CPU(dev);
 187     S390CPUClass *scc = S390_CPU_GET_CLASS(dev);
 188 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 189     S390CPU *cpu = S390_CPU(dev);
 190 #endif
 191     Error *err = NULL;
 192
 193     /* the model has to be realized before qemu_init_vcpu() due to kvm */
 194     s390_realize_cpu_model(cs, &err);
 195     if (err) {
 196         goto out;
 197     }
 198
 199 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 200     if (cpu->env.core_id >= max_cpus) {
 201         error_setg(&err, "Unable to add CPU with core-id: %" PRIu32
 202                    ", maximum core-id: %d", cpu->env.core_id,
 203                    max_cpus - 1);
 204         goto out;
 205     }
 206
 207     if (cpu_exists(cpu->env.core_id)) {
 208         error_setg(&err, "Unable to add CPU with core-id: %" PRIu32
 209                    ", it already exists", cpu->env.core_id);
 210         goto out;
 211     }
 212
 213     /* sync cs->cpu_index and env->core_id. The latter is needed for TCG. */
 214     cs->cpu_index = cpu->env.core_id;
 215 #endif
 216
 217     cpu_exec_realizefn(cs, &err);
 218     if (err != NULL) {
 219         goto out;
 220     }
 221
 222 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 223     qemu_register_reset(s390_cpu_machine_reset_cb, cpu);
 224 #endif
 225     s390_cpu_gdb_init(cs);
 226     qemu_init_vcpu(cs);
 227 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 228     run_on_cpu(cs, s390_do_cpu_full_reset, RUN_ON_CPU_NULL);
 229 #else
 230     cpu_reset(cs);
 231 #endif
 232
 233     scc->parent_realize(dev, &err);
 234 out:
 235     error_propagate(errp, err);
 236 }
 237
 238 static void s390_cpu_initfn(Object *obj)
 239 {
 240     CPUState *cs = CPU(obj);
 241     S390CPU *cpu = S390_CPU(obj);
 242     CPUS390XState *env = &cpu->env;
 243 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 244     struct tm tm;
 245 #endif
 246
 247     cs->env_ptr = env;
 248     cs->halted = 1;
 249     cs->exception_index = EXCP_HLT;
 250     s390_cpu_model_register_props(obj);
 251 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 252     qemu_get_timedate(&tm, 0);
 253     env->tod_offset = TOD_UNIX_EPOCH +
 254                       (time2tod(mktimegm(&tm)) * 1000000000ULL);
 255     env->tod_basetime = 0;
 256     env->tod_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, s390x_tod_timer, cpu);
 257     env->cpu_timer = timer_new_ns(QEMU_CLOCK_VIRTUAL, s390x_cpu_timer, cpu);
 258     s390_cpu_set_state(CPU_STATE_STOPPED, cpu);
 259 #endif
 260 }
 261
 262 static void s390_cpu_finalize(Object *obj)
 263 {
 264 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 265     S390CPU *cpu = S390_CPU(obj);
 266
 267     qemu_unregister_reset(s390_cpu_machine_reset_cb, cpu);
 268     g_free(cpu->irqstate);
 269 #endif
 270 }
 271
 272 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 273 static bool disabled_wait(CPUState *cpu)
 274 {
 275     return cpu->halted && !(S390_CPU(cpu)->env.psw.mask &
 276                             (PSW_MASK_IO | PSW_MASK_EXT | PSW_MASK_MCHECK));
 277 }
 278
 279 static unsigned s390_count_running_cpus(void)
 280 {
 281     CPUState *cpu;
 282     int nr_running = 0;
 283
 284     CPU_FOREACH(cpu) {
 285         uint8_t state = S390_CPU(cpu)->env.cpu_state;
 286         if (state == CPU_STATE_OPERATING ||
 287             state == CPU_STATE_LOAD) {
 288             if (!disabled_wait(cpu)) {
 289                 nr_running++;
 290             }
 291         }
 292     }
 293
 294     return nr_running;
 295 }
 296
 297 unsigned int s390_cpu_halt(S390CPU *cpu)
 298 {
 299     CPUState *cs = CPU(cpu);
 300     trace_cpu_halt(cs->cpu_index);
 301
 302     if (!cs->halted) {
 303         cs->halted = 1;
 304         cs->exception_index = EXCP_HLT;
 305     }
 306
 307     return s390_count_running_cpus();
 308 }
 309
 310 void s390_cpu_unhalt(S390CPU *cpu)
 311 {
 312     CPUState *cs = CPU(cpu);
 313     trace_cpu_unhalt(cs->cpu_index);
 314
 315     if (cs->halted) {
 316         cs->halted = 0;
 317         cs->exception_index = -1;
 318     }
 319 }
 320
 321 unsigned int s390_cpu_set_state(uint8_t cpu_state, S390CPU *cpu)
 322  {
 323     trace_cpu_set_state(CPU(cpu)->cpu_index, cpu_state);
 324
 325     switch (cpu_state) {
 326     case CPU_STATE_STOPPED:
 327     case CPU_STATE_CHECK_STOP:
 328         /* halt the cpu for common infrastructure */
 329         s390_cpu_halt(cpu);
 330         break;
 331     case CPU_STATE_OPERATING:
 332     case CPU_STATE_LOAD:
 333         /*
 334          * Starting a CPU with a PSW WAIT bit set:
 335          * KVM: handles this internally and triggers another WAIT exit.
 336          * TCG: will actually try to continue to run. Don't unhalt, will
 337          *      be done when the CPU actually has work (an interrupt).
 338          */
 339         if (!tcg_enabled() || !(cpu->env.psw.mask & PSW_MASK_WAIT)) {
 340             s390_cpu_unhalt(cpu);
 341         }
 342         break;
 343     default:
 344         error_report("Requested CPU state is not a valid S390 CPU state: %u",
 345                      cpu_state);
 346         exit(1);
 347     }
 348     if (kvm_enabled() && cpu->env.cpu_state != cpu_state) {
 349         kvm_s390_set_cpu_state(cpu, cpu_state);
 350     }
 351     cpu->env.cpu_state = cpu_state;
 352
 353     return s390_count_running_cpus();
 354 }
 355
 356 int s390_get_clock(uint8_t *tod_high, uint64_t *tod_low)
 357 {
 358     int r = 0;
 359
 360     if (kvm_enabled()) {
 361         r = kvm_s390_get_clock_ext(tod_high, tod_low);
 362         if (r == -ENXIO) {
 363             return kvm_s390_get_clock(tod_high, tod_low);
 364         }
 365     } else {
 366         /* Fixme TCG */
 367         *tod_high = 0;
 368         *tod_low = 0;
 369     }
 370
 371     return r;
 372 }
 373
 374 int s390_set_clock(uint8_t *tod_high, uint64_t *tod_low)
 375 {
 376     int r = 0;
 377
 378     if (kvm_enabled()) {
 379         r = kvm_s390_set_clock_ext(tod_high, tod_low);
 380         if (r == -ENXIO) {
 381             return kvm_s390_set_clock(tod_high, tod_low);
 382         }
 383     }
 384     /* Fixme TCG */
 385     return r;
 386 }
 387
 388 int s390_set_memory_limit(uint64_t new_limit, uint64_t *hw_limit)
 389 {
 390     if (kvm_enabled()) {
 391         return kvm_s390_set_mem_limit(new_limit, hw_limit);
 392     }
 393     return 0;
 394 }
 395
 396 void s390_cmma_reset(void)
 397 {
 398     if (kvm_enabled()) {
 399         kvm_s390_cmma_reset();
 400     }
 401 }
 402
 403 int s390_get_memslot_count(void)
 404 {
 405     if (kvm_enabled()) {
 406         return kvm_s390_get_memslot_count();
 407     } else {
 408         return MAX_AVAIL_SLOTS;
 409     }
 410 }
 411
 412 int s390_assign_subch_ioeventfd(EventNotifier *notifier, uint32_t sch_id,
 413                                 int vq, bool assign)
 414 {
 415     if (kvm_enabled()) {
 416         return kvm_s390_assign_subch_ioeventfd(notifier, sch_id, vq, assign);
 417     } else {
 418         return 0;
 419     }
 420 }
 421
 422 void s390_crypto_reset(void)
 423 {
 424     if (kvm_enabled()) {
 425         kvm_s390_crypto_reset();
 426     }
 427 }
 428
 429 bool s390_get_squash_mcss(void)
 430 {
 431     if (object_property_get_bool(OBJECT(qdev_get_machine()), "s390-squash-mcss",
 432                                  NULL)) {
 433         return true;
 434     }
 435
 436     return false;
 437 }
 438
 439 void s390_enable_css_support(S390CPU *cpu)
 440 {
 441     if (kvm_enabled()) {
 442         kvm_s390_enable_css_support(cpu);
 443     }
 444 }
 445 #endif
 446
 447 static gchar *s390_gdb_arch_name(CPUState *cs)
 448 {
 449     return g_strdup("s390:64-bit");
 450 }
 451
 452 static Property s390x_cpu_properties[] = {
 453 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 454     DEFINE_PROP_UINT32("core-id", S390CPU, env.core_id, 0),
 455 #endif
 456     DEFINE_PROP_END_OF_LIST()
 457 };
 458
 459 static void s390_cpu_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
 460 {
 461     S390CPUClass *scc = S390_CPU_CLASS(oc);
 462     CPUClass *cc = CPU_CLASS(scc);
 463     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(oc);
 464
 465     device_class_set_parent_realize(dc, s390_cpu_realizefn,
 466                                     &scc->parent_realize);
 467     dc->props = s390x_cpu_properties;
 468     dc->user_creatable = true;
 469
 470     scc->parent_reset = cc->reset;
 471 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 472     scc->load_normal = s390_cpu_load_normal;
 473 #endif
 474     scc->cpu_reset = s390_cpu_reset;
 475     scc->initial_cpu_reset = s390_cpu_initial_reset;
 476     cc->reset = s390_cpu_full_reset;
 477     cc->class_by_name = s390_cpu_class_by_name,
 478     cc->has_work = s390_cpu_has_work;
 479 #ifdef CONFIG_TCG
 480     cc->do_interrupt = s390_cpu_do_interrupt;
 481 #endif
 482     cc->dump_state = s390_cpu_dump_state;
 483     cc->set_pc = s390_cpu_set_pc;
 484     cc->gdb_read_register = s390_cpu_gdb_read_register;
 485     cc->gdb_write_register = s390_cpu_gdb_write_register;
 486 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
 487     cc->handle_mmu_fault = s390_cpu_handle_mmu_fault;
 488 #else
 489     cc->get_phys_page_debug = s390_cpu_get_phys_page_debug;
 490     cc->vmsd = &vmstate_s390_cpu;
 491     cc->write_elf64_note = s390_cpu_write_elf64_note;
 492 #ifdef CONFIG_TCG
 493     cc->cpu_exec_interrupt = s390_cpu_exec_interrupt;
 494     cc->debug_excp_handler = s390x_cpu_debug_excp_handler;
 495     cc->do_unaligned_access = s390x_cpu_do_unaligned_access;
 496 #endif
 497 #endif
 498     cc->disas_set_info = s390_cpu_disas_set_info;
 499 #ifdef CONFIG_TCG
 500     cc->tcg_initialize = s390x_translate_init;
 501 #endif
 502
 503     cc->gdb_num_core_regs = S390_NUM_CORE_REGS;
 504     cc->gdb_core_xml_file = "s390x-core64.xml";
 505     cc->gdb_arch_name = s390_gdb_arch_name;
 506
 507     s390_cpu_model_class_register_props(oc);
 508 }
 509
 510 static const TypeInfo s390_cpu_type_info = {
 511     .name = TYPE_S390_CPU,
 512     .parent = TYPE_CPU,
 513     .instance_size = sizeof(S390CPU),
 514     .instance_init = s390_cpu_initfn,
 515     .instance_finalize = s390_cpu_finalize,
 516     .abstract = true,
 517     .class_size = sizeof(S390CPUClass),
 518     .class_init = s390_cpu_class_init,
 519 };
 520
 521 static void s390_cpu_register_types(void)
 522 {
 523     type_register_static(&s390_cpu_type_info);
 524 }
 525
 526 type_init(s390_cpu_register_types)