exec-i386.c

   1 /*
   2  *  i386 emulator main execution loop
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  */
  20 #include "exec-i386.h"
  21 #include "disas.h"
  22
  23 //#define DEBUG_EXEC
  24 //#define DEBUG_SIGNAL
  25
  26 /* main execution loop */
  27
  28 /* thread support */
  29
  30 spinlock_t global_cpu_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  31
  32 void cpu_lock(void)
  33 {
  34     spin_lock(&global_cpu_lock);
  35 }
  36
  37 void cpu_unlock(void)
  38 {
  39     spin_unlock(&global_cpu_lock);
  40 }
  41
  42 void cpu_loop_exit(void)
  43 {
  44     /* NOTE: the register at this point must be saved by hand because
  45        longjmp restore them */
  46 #ifdef __sparc__
  47         /* We have to stay in the same register window as our caller,
  48          * thus this trick.
  49          */
  50         __asm__ __volatile__("restore\n\t"
  51                              "mov\t%o0, %i0");
  52 #endif
  53 #ifdef reg_EAX
  54     env->regs[R_EAX] = EAX;
  55 #endif
  56 #ifdef reg_ECX
  57     env->regs[R_ECX] = ECX;
  58 #endif
  59 #ifdef reg_EDX
  60     env->regs[R_EDX] = EDX;
  61 #endif
  62 #ifdef reg_EBX
  63     env->regs[R_EBX] = EBX;
  64 #endif
  65 #ifdef reg_ESP
  66     env->regs[R_ESP] = ESP;
  67 #endif
  68 #ifdef reg_EBP
  69     env->regs[R_EBP] = EBP;
  70 #endif
  71 #ifdef reg_ESI
  72     env->regs[R_ESI] = ESI;
  73 #endif
  74 #ifdef reg_EDI
  75     env->regs[R_EDI] = EDI;
  76 #endif
  77     longjmp(env->jmp_env, 1);
  78 }
  79
  80 int cpu_x86_exec(CPUX86State *env1)
  81 {
  82     int saved_T0, saved_T1, saved_A0;
  83     CPUX86State *saved_env;
  84 #ifdef reg_EAX
  85     int saved_EAX;
  86 #endif
  87 #ifdef reg_ECX
  88     int saved_ECX;
  89 #endif
  90 #ifdef reg_EDX
  91     int saved_EDX;
  92 #endif
  93 #ifdef reg_EBX
  94     int saved_EBX;
  95 #endif
  96 #ifdef reg_ESP
  97     int saved_ESP;
  98 #endif
  99 #ifdef reg_EBP
 100     int saved_EBP;
 101 #endif
 102 #ifdef reg_ESI
 103     int saved_ESI;
 104 #endif
 105 #ifdef reg_EDI
 106     int saved_EDI;
 107 #endif
 108     int code_gen_size, ret;
 109     void (*gen_func)(void);
 110     TranslationBlock *tb, **ptb;
 111     uint8_t *tc_ptr, *cs_base, *pc;
 112     unsigned int flags;
 113
 114     /* first we save global registers */
 115     saved_T0 = T0;
 116     saved_T1 = T1;
 117     saved_A0 = A0;
 118     saved_env = env;
 119     env = env1;
 120 #ifdef reg_EAX
 121     saved_EAX = EAX;
 122     EAX = env->regs[R_EAX];
 123 #endif
 124 #ifdef reg_ECX
 125     saved_ECX = ECX;
 126     ECX = env->regs[R_ECX];
 127 #endif
 128 #ifdef reg_EDX
 129     saved_EDX = EDX;
 130     EDX = env->regs[R_EDX];
 131 #endif
 132 #ifdef reg_EBX
 133     saved_EBX = EBX;
 134     EBX = env->regs[R_EBX];
 135 #endif
 136 #ifdef reg_ESP
 137     saved_ESP = ESP;
 138     ESP = env->regs[R_ESP];
 139 #endif
 140 #ifdef reg_EBP
 141     saved_EBP = EBP;
 142     EBP = env->regs[R_EBP];
 143 #endif
 144 #ifdef reg_ESI
 145     saved_ESI = ESI;
 146     ESI = env->regs[R_ESI];
 147 #endif
 148 #ifdef reg_EDI
 149     saved_EDI = EDI;
 150     EDI = env->regs[R_EDI];
 151 #endif
 152
 153     /* put eflags in CPU temporary format */
 154     CC_SRC = env->eflags & (CC_O | CC_S | CC_Z | CC_A | CC_P | CC_C);
 155     DF = 1 - (2 * ((env->eflags >> 10) & 1));
 156     CC_OP = CC_OP_EFLAGS;
 157     env->eflags &= ~(DF_MASK | CC_O | CC_S | CC_Z | CC_A | CC_P | CC_C);
 158     env->interrupt_request = 0;
 159
 160     /* prepare setjmp context for exception handling */
 161     if (setjmp(env->jmp_env) == 0) {
 162         T0 = 0; /* force lookup of first TB */
 163         for(;;) {
 164             if (env->interrupt_request) {
 165                 env->exception_index = EXCP_INTERRUPT;
 166                 cpu_loop_exit();
 167             }
 168 #ifdef DEBUG_EXEC
 169             if (loglevel) {
 170                 /* XXX: save all volatile state in cpu state */
 171                 /* restore flags in standard format */
 172                 env->regs[R_EAX] = EAX;
 173                 env->regs[R_EBX] = EBX;
 174                 env->regs[R_ECX] = ECX;
 175                 env->regs[R_EDX] = EDX;
 176                 env->regs[R_ESI] = ESI;
 177                 env->regs[R_EDI] = EDI;
 178                 env->regs[R_EBP] = EBP;
 179                 env->regs[R_ESP] = ESP;
 180                 env->eflags = env->eflags | cc_table[CC_OP].compute_all() | (DF & DF_MASK);
 181                 cpu_x86_dump_state(env, logfile, 0);
 182                 env->eflags &= ~(DF_MASK | CC_O | CC_S | CC_Z | CC_A | CC_P | CC_C);
 183             }
 184 #endif
 185             /* we compute the CPU state. We assume it will not
 186                change during the whole generated block. */
 187             flags = env->seg_cache[R_CS].seg_32bit << GEN_FLAG_CODE32_SHIFT;
 188             flags |= env->seg_cache[R_SS].seg_32bit << GEN_FLAG_SS32_SHIFT;
 189             flags |= (((unsigned long)env->seg_cache[R_DS].base |
 190                        (unsigned long)env->seg_cache[R_ES].base |
 191                        (unsigned long)env->seg_cache[R_SS].base) != 0) <<
 192                 GEN_FLAG_ADDSEG_SHIFT;
 193             if (!(env->eflags & VM_MASK)) {
 194                 flags |= (env->segs[R_CS] & 3) << GEN_FLAG_CPL_SHIFT;
 195             } else {
 196                 /* NOTE: a dummy CPL is kept */
 197                 flags |= (1 << GEN_FLAG_VM_SHIFT);
 198                 flags |= (3 << GEN_FLAG_CPL_SHIFT);
 199             }
 200             flags |= (env->eflags & (IOPL_MASK | TF_MASK));
 201             cs_base = env->seg_cache[R_CS].base;
 202             pc = cs_base + env->eip;
 203             tb = tb_find(&ptb, (unsigned long)pc, (unsigned long)cs_base,
 204                          flags);
 205             if (!tb) {
 206                 spin_lock(&tb_lock);
 207                 /* if no translated code available, then translate it now */
 208                 tb = tb_alloc((unsigned long)pc);
 209                 if (!tb) {
 210                     /* flush must be done */
 211                     tb_flush();
 212                     /* cannot fail at this point */
 213                     tb = tb_alloc((unsigned long)pc);
 214                     /* don't forget to invalidate previous TB info */
 215                     ptb = &tb_hash[tb_hash_func((unsigned long)pc)];
 216                     T0 = 0;
 217                 }
 218                 tc_ptr = code_gen_ptr;
 219                 tb->tc_ptr = tc_ptr;
 220                 tb->cs_base = (unsigned long)cs_base;
 221                 tb->flags = flags;
 222                 ret = cpu_x86_gen_code(tb, CODE_GEN_MAX_SIZE, &code_gen_size);
 223                 /* if invalid instruction, signal it */
 224                 if (ret != 0) {
 225                     /* NOTE: the tb is allocated but not linked, so we
 226                        can leave it */
 227                     spin_unlock(&tb_lock);
 228                     raise_exception(EXCP06_ILLOP);
 229                 }
 230                 *ptb = tb;
 231                 tb->hash_next = NULL;
 232                 tb_link(tb);
 233                 code_gen_ptr = (void *)(((unsigned long)code_gen_ptr + code_gen_size + CODE_GEN_ALIGN - 1) & ~(CODE_GEN_ALIGN - 1));
 234                 spin_unlock(&tb_lock);
 235             }
 236 #ifdef DEBUG_EXEC
 237             if (loglevel) {
 238                 fprintf(logfile, "Trace 0x%08lx [0x%08lx] %s\n",
 239                         (long)tb->tc_ptr, (long)tb->pc,
 240                         lookup_symbol((void *)tb->pc));
 241             }
 242 #endif
 243             /* see if we can patch the calling TB */
 244             if (T0 != 0 && !(env->eflags & TF_MASK)) {
 245                 spin_lock(&tb_lock);
 246                 tb_add_jump((TranslationBlock *)(T0 & ~3), T0 & 3, tb);
 247                 spin_unlock(&tb_lock);
 248             }
 249
 250             tc_ptr = tb->tc_ptr;
 251
 252             /* execute the generated code */
 253             gen_func = (void *)tc_ptr;
 254 #ifdef __sparc__
 255             __asm__ __volatile__("call  %0\n\t"
 256                                  " mov  %%o7,%%i0"
 257                                  : /* no outputs */
 258                                  : "r" (gen_func)
 259                                  : "i0", "i1", "i2", "i3", "i4", "i5");
 260 #else
 261             gen_func();
 262 #endif
 263         }
 264     }
 265     ret = env->exception_index;
 266
 267     /* restore flags in standard format */
 268     env->eflags = env->eflags | cc_table[CC_OP].compute_all() | (DF & DF_MASK);
 269
 270     /* restore global registers */
 271 #ifdef reg_EAX
 272     EAX = saved_EAX;
 273 #endif
 274 #ifdef reg_ECX
 275     ECX = saved_ECX;
 276 #endif
 277 #ifdef reg_EDX
 278     EDX = saved_EDX;
 279 #endif
 280 #ifdef reg_EBX
 281     EBX = saved_EBX;
 282 #endif
 283 #ifdef reg_ESP
 284     ESP = saved_ESP;
 285 #endif
 286 #ifdef reg_EBP
 287     EBP = saved_EBP;
 288 #endif
 289 #ifdef reg_ESI
 290     ESI = saved_ESI;
 291 #endif
 292 #ifdef reg_EDI
 293     EDI = saved_EDI;
 294 #endif
 295     T0 = saved_T0;
 296     T1 = saved_T1;
 297     A0 = saved_A0;
 298     env = saved_env;
 299     return ret;
 300 }
 301
 302 void cpu_x86_interrupt(CPUX86State *s)
 303 {
 304     s->interrupt_request = 1;
 305 }
 306
 307
 308 void cpu_x86_load_seg(CPUX86State *s, int seg_reg, int selector)
 309 {
 310     CPUX86State *saved_env;
 311
 312     saved_env = env;
 313     env = s;
 314     if (env->eflags & VM_MASK) {
 315         SegmentCache *sc;
 316         selector &= 0xffff;
 317         sc = &env->seg_cache[seg_reg];
 318         /* NOTE: in VM86 mode, limit and seg_32bit are never reloaded,
 319            so we must load them here */
 320         sc->base = (void *)(selector << 4);
 321         sc->limit = 0xffff;
 322         sc->seg_32bit = 0;
 323         env->segs[seg_reg] = selector;
 324     } else {
 325         load_seg(seg_reg, selector, 0);
 326     }
 327     env = saved_env;
 328 }
 329
 330 void cpu_x86_fsave(CPUX86State *s, uint8_t *ptr, int data32)
 331 {
 332     CPUX86State *saved_env;
 333
 334     saved_env = env;
 335     env = s;
 336
 337     helper_fsave(ptr, data32);
 338
 339     env = saved_env;
 340 }
 341
 342 void cpu_x86_frstor(CPUX86State *s, uint8_t *ptr, int data32)
 343 {
 344     CPUX86State *saved_env;
 345
 346     saved_env = env;
 347     env = s;
 348
 349     helper_frstor(ptr, data32);
 350
 351     env = saved_env;
 352 }
 353
 354 #undef EAX
 355 #undef ECX
 356 #undef EDX
 357 #undef EBX
 358 #undef ESP
 359 #undef EBP
 360 #undef ESI
 361 #undef EDI
 362 #undef EIP
 363 #include <signal.h>
 364 #include <sys/ucontext.h>
 365
 366 /* 'pc' is the host PC at which the exception was raised. 'address' is
 367    the effective address of the memory exception. 'is_write' is 1 if a
 368    write caused the exception and otherwise 0'. 'old_set' is the
 369    signal set which should be restored */
 370 static inline int handle_cpu_signal(unsigned long pc, unsigned long address,
 371                                     int is_write, sigset_t *old_set)
 372 {
 373     TranslationBlock *tb;
 374     int ret;
 375     uint32_t found_pc;
 376
 377 #if defined(DEBUG_SIGNAL)
 378     printf("qemu: SIGSEGV pc=0x%08lx address=%08lx wr=%d oldset=0x%08lx\n",
 379            pc, address, is_write, *(unsigned long *)old_set);
 380 #endif
 381     /* XXX: locking issue */
 382     if (is_write && page_unprotect(address)) {
 383         return 1;
 384     }
 385     tb = tb_find_pc(pc);
 386     if (tb) {
 387         /* the PC is inside the translated code. It means that we have
 388            a virtual CPU fault */
 389         ret = cpu_x86_search_pc(tb, &found_pc, pc);
 390         if (ret < 0)
 391             return 0;
 392         env->eip = found_pc - tb->cs_base;
 393         env->cr2 = address;
 394         /* we restore the process signal mask as the sigreturn should
 395            do it (XXX: use sigsetjmp) */
 396         sigprocmask(SIG_SETMASK, old_set, NULL);
 397         raise_exception_err(EXCP0E_PAGE, 4 | (is_write << 1));
 398         /* never comes here */
 399         return 1;
 400     } else {
 401         return 0;
 402     }
 403 }
 404
 405 #if defined(__i386__)
 406
 407 int cpu_x86_signal_handler(int host_signum, struct siginfo *info,
 408                            void *puc)
 409 {
 410     struct ucontext *uc = puc;
 411     unsigned long pc;
 412
 413 #ifndef REG_EIP
 414 /* for glibc 2.1 */
 415 #define REG_EIP    EIP
 416 #define REG_ERR    ERR
 417 #define REG_TRAPNO TRAPNO
 418 #endif
 419     pc = uc->uc_mcontext.gregs[REG_EIP];
 420     return handle_cpu_signal(pc, (unsigned long)info->si_addr,
 421                              uc->uc_mcontext.gregs[REG_TRAPNO] == 0xe ?
 422                              (uc->uc_mcontext.gregs[REG_ERR] >> 1) & 1 : 0,
 423                              &uc->uc_sigmask);
 424 }
 425
 426 #elif defined(__powerpc)
 427
 428 int cpu_x86_signal_handler(int host_signum, struct siginfo *info,
 429                            void *puc)
 430 {
 431     struct ucontext *uc = puc;
 432     struct pt_regs *regs = uc->uc_mcontext.regs;
 433     unsigned long pc;
 434     int is_write;
 435
 436     pc = regs->nip;
 437     is_write = 0;
 438 #if 0
 439     /* ppc 4xx case */
 440     if (regs->dsisr & 0x00800000)
 441         is_write = 1;
 442 #else
 443     if (regs->trap != 0x400 && (regs->dsisr & 0x02000000))
 444         is_write = 1;
 445 #endif
 446     return handle_cpu_signal(pc, (unsigned long)info->si_addr,
 447                              is_write, &uc->uc_sigmask);
 448 }
 449
 450 #elif defined(__alpha__)
 451
 452 int cpu_x86_signal_handler(int host_signum, struct siginfo *info,
 453                            void *puc)
 454 {
 455     struct ucontext *uc = puc;
 456     uint32_t *pc = uc->uc_mcontext.sc_pc;
 457     uint32_t insn = *pc;
 458     int is_write = 0;
 459
 460     switch (insn >> 26) {
 461     case 0x0d: // stw
 462     case 0x0e: // stb
 463     case 0x0f: // stq_u
 464     case 0x24: // stf
 465     case 0x25: // stg
 466     case 0x26: // sts
 467     case 0x27: // stt
 468     case 0x2c: // stl
 469     case 0x2d: // stq
 470     case 0x2e: // stl_c
 471     case 0x2f: // stq_c
 472         is_write = 1;
 473     }
 474
 475     return handle_cpu_signal(pc, (unsigned long)info->si_addr,
 476                              is_write, &uc->uc_sigmask);
 477 }
 478 #else
 479
 480 #error CPU specific signal handler needed
 481
 482 #endif