PPC TCG Fixes
[qemu] / exec-all.h
1 /*
2  * internal execution defines for qemu
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
21 /* allow to see translation results - the slowdown should be negligible, so we leave it */
22 #define DEBUG_DISAS
23
24 /* is_jmp field values */
25 #define DISAS_NEXT    0 /* next instruction can be analyzed */
26 #define DISAS_JUMP    1 /* only pc was modified dynamically */
27 #define DISAS_UPDATE  2 /* cpu state was modified dynamically */
28 #define DISAS_TB_JUMP 3 /* only pc was modified statically */
29
30 struct TranslationBlock;
31
32 /* XXX: make safe guess about sizes */
33 #define MAX_OP_PER_INSTR 64
34 /* A Call op needs up to 6 + 2N parameters (N = number of arguments).  */
35 #define MAX_OPC_PARAM 10
36 #define OPC_BUF_SIZE 512
37 #define OPC_MAX_SIZE (OPC_BUF_SIZE - MAX_OP_PER_INSTR)
38
39 /* Maximum size a TCG op can expand to.  This is complicated because a
40    single op may require several host instructions and regirster reloads.
41    For now take a wild guess at 128 bytes, which should allow at least
42    a couple of fixup instructions per argument.  */
43 #define TCG_MAX_OP_SIZE 128
44
45 #define OPPARAM_BUF_SIZE (OPC_BUF_SIZE * MAX_OPC_PARAM)
46
47 extern target_ulong gen_opc_pc[OPC_BUF_SIZE];
48 extern target_ulong gen_opc_npc[OPC_BUF_SIZE];
49 extern uint8_t gen_opc_cc_op[OPC_BUF_SIZE];
50 extern uint8_t gen_opc_instr_start[OPC_BUF_SIZE];
51 extern target_ulong gen_opc_jump_pc[2];
52 extern uint32_t gen_opc_hflags[OPC_BUF_SIZE];
53
54 typedef void (GenOpFunc)(void);
55 typedef void (GenOpFunc1)(long);
56 typedef void (GenOpFunc2)(long, long);
57 typedef void (GenOpFunc3)(long, long, long);
58
59 extern FILE *logfile;
60 extern int loglevel;
61
62 int gen_intermediate_code(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb);
63 int gen_intermediate_code_pc(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb);
64 void gen_pc_load(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb,
65                  unsigned long searched_pc, int pc_pos, void *puc);
66
67 unsigned long code_gen_max_block_size(void);
68 void cpu_gen_init(void);
69 int cpu_gen_code(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb,
70                  int *gen_code_size_ptr);
71 int cpu_restore_state(struct TranslationBlock *tb,
72                       CPUState *env, unsigned long searched_pc,
73                       void *puc);
74 int cpu_restore_state_copy(struct TranslationBlock *tb,
75                            CPUState *env, unsigned long searched_pc,
76                            void *puc);
77 void cpu_resume_from_signal(CPUState *env1, void *puc);
78 void cpu_exec_init(CPUState *env);
79 int page_unprotect(target_ulong address, unsigned long pc, void *puc);
80 void tb_invalidate_phys_page_range(target_phys_addr_t start, target_phys_addr_t end,
81                                    int is_cpu_write_access);
82 void tb_invalidate_page_range(target_ulong start, target_ulong end);
83 void tlb_flush_page(CPUState *env, target_ulong addr);
84 void tlb_flush(CPUState *env, int flush_global);
85 int tlb_set_page_exec(CPUState *env, target_ulong vaddr,
86                       target_phys_addr_t paddr, int prot,
87                       int mmu_idx, int is_softmmu);
88 static inline int tlb_set_page(CPUState *env1, target_ulong vaddr,
89                                target_phys_addr_t paddr, int prot,
90                                int mmu_idx, int is_softmmu)
91 {
92     if (prot & PAGE_READ)
93         prot |= PAGE_EXEC;
94     return tlb_set_page_exec(env1, vaddr, paddr, prot, mmu_idx, is_softmmu);
95 }
96
97 #define CODE_GEN_ALIGN           16 /* must be >= of the size of a icache line */
98
99 #define CODE_GEN_PHYS_HASH_BITS     15
100 #define CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE     (1 << CODE_GEN_PHYS_HASH_BITS)
101
102 #define MIN_CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (1024 * 1024)
103
104 /* estimated block size for TB allocation */
105 /* XXX: use a per code average code fragment size and modulate it
106    according to the host CPU */
107 #if defined(CONFIG_SOFTMMU)
108 #define CODE_GEN_AVG_BLOCK_SIZE 128
109 #else
110 #define CODE_GEN_AVG_BLOCK_SIZE 64
111 #endif
112
113 #if defined(__powerpc__) || defined(__x86_64__) || defined(__arm__)
114 #define USE_DIRECT_JUMP
115 #endif
116 #if defined(__i386__) && !defined(_WIN32)
117 #define USE_DIRECT_JUMP
118 #endif
119
120 typedef struct TranslationBlock {
121     target_ulong pc;   /* simulated PC corresponding to this block (EIP + CS base) */
122     target_ulong cs_base; /* CS base for this block */
123     uint64_t flags; /* flags defining in which context the code was generated */
124     uint16_t size;      /* size of target code for this block (1 <=
125                            size <= TARGET_PAGE_SIZE) */
126     uint16_t cflags;    /* compile flags */
127 #define CF_TB_FP_USED  0x0002 /* fp ops are used in the TB */
128 #define CF_FP_USED     0x0004 /* fp ops are used in the TB or in a chained TB */
129 #define CF_SINGLE_INSN 0x0008 /* compile only a single instruction */
130
131     uint8_t *tc_ptr;    /* pointer to the translated code */
132     /* next matching tb for physical address. */
133     struct TranslationBlock *phys_hash_next;
134     /* first and second physical page containing code. The lower bit
135        of the pointer tells the index in page_next[] */
136     struct TranslationBlock *page_next[2];
137     target_ulong page_addr[2];
138
139     /* the following data are used to directly call another TB from
140        the code of this one. */
141     uint16_t tb_next_offset[2]; /* offset of original jump target */
142 #ifdef USE_DIRECT_JUMP
143     uint16_t tb_jmp_offset[4]; /* offset of jump instruction */
144 #else
145     unsigned long tb_next[2]; /* address of jump generated code */
146 #endif
147     /* list of TBs jumping to this one. This is a circular list using
148        the two least significant bits of the pointers to tell what is
149        the next pointer: 0 = jmp_next[0], 1 = jmp_next[1], 2 =
150        jmp_first */
151     struct TranslationBlock *jmp_next[2];
152     struct TranslationBlock *jmp_first;
153 } TranslationBlock;
154
155 static inline unsigned int tb_jmp_cache_hash_page(target_ulong pc)
156 {
157     target_ulong tmp;
158     tmp = pc ^ (pc >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS));
159     return (tmp >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS)) & TB_JMP_PAGE_MASK;
160 }
161
162 static inline unsigned int tb_jmp_cache_hash_func(target_ulong pc)
163 {
164     target_ulong tmp;
165     tmp = pc ^ (pc >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS));
166     return (((tmp >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS)) & TB_JMP_PAGE_MASK)
167             | (tmp & TB_JMP_ADDR_MASK));
168 }
169
170 static inline unsigned int tb_phys_hash_func(unsigned long pc)
171 {
172     return pc & (CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE - 1);
173 }
174
175 TranslationBlock *tb_alloc(target_ulong pc);
176 void tb_flush(CPUState *env);
177 void tb_link_phys(TranslationBlock *tb,
178                   target_ulong phys_pc, target_ulong phys_page2);
179
180 extern TranslationBlock *tb_phys_hash[CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE];
181 extern uint8_t *code_gen_ptr;
182 extern int code_gen_max_blocks;
183
184 #if defined(USE_DIRECT_JUMP)
185
186 #if defined(__powerpc__)
187 static inline void flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long stop);
188 static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long addr)
189 {
190     /* This must be in concord with INDEX_op_goto_tb inside tcg_out_op */
191     uint32_t *ptr;
192     long disp = addr - jmp_addr;
193     unsigned long patch_size;
194
195     ptr = (uint32_t *)jmp_addr;
196
197     if ((disp << 6) >> 6 != disp) {
198         ptr[0] = 0x3c000000 | (addr >> 16);    /* lis 0,addr@ha */
199         ptr[1] = 0x60000000 | (addr & 0xffff); /* la  0,addr@l(0) */
200         ptr[2] = 0x7c0903a6;                   /* mtctr 0 */
201         ptr[3] = 0x4e800420;                   /* brctr */
202         patch_size = 16;
203     } else {
204         /* patch the branch destination */
205         if (disp != 16) {
206             *ptr = 0x48000000 | (disp & 0x03fffffc); /* b disp */
207             patch_size = 4;
208         } else {
209             ptr[0] = 0x60000000; /* nop */
210             ptr[1] = 0x60000000;
211             ptr[2] = 0x60000000;
212             ptr[3] = 0x60000000;
213             patch_size = 16;
214         }
215     }
216     /* flush icache */
217     flush_icache_range(jmp_addr, jmp_addr + patch_size);
218 }
219 #elif defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
220 static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long addr)
221 {
222     /* patch the branch destination */
223     *(uint32_t *)jmp_addr = addr - (jmp_addr + 4);
224     /* no need to flush icache explicitly */
225 }
226 #elif defined(__arm__)
227 static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long addr)
228 {
229     register unsigned long _beg __asm ("a1");
230     register unsigned long _end __asm ("a2");
231     register unsigned long _flg __asm ("a3");
232
233     /* we could use a ldr pc, [pc, #-4] kind of branch and avoid the flush */
234     *(uint32_t *)jmp_addr |= ((addr - (jmp_addr + 8)) >> 2) & 0xffffff;
235
236     /* flush icache */
237     _beg = jmp_addr;
238     _end = jmp_addr + 4;
239     _flg = 0;
240     __asm __volatile__ ("swi 0x9f0002" : : "r" (_beg), "r" (_end), "r" (_flg));
241 }
242 #endif
243
244 static inline void tb_set_jmp_target(TranslationBlock *tb,
245                                      int n, unsigned long addr)
246 {
247     unsigned long offset;
248
249     offset = tb->tb_jmp_offset[n];
250     tb_set_jmp_target1((unsigned long)(tb->tc_ptr + offset), addr);
251     offset = tb->tb_jmp_offset[n + 2];
252     if (offset != 0xffff)
253         tb_set_jmp_target1((unsigned long)(tb->tc_ptr + offset), addr);
254 }
255
256 #else
257
258 /* set the jump target */
259 static inline void tb_set_jmp_target(TranslationBlock *tb,
260                                      int n, unsigned long addr)
261 {
262     tb->tb_next[n] = addr;
263 }
264
265 #endif
266
267 static inline void tb_add_jump(TranslationBlock *tb, int n,
268                                TranslationBlock *tb_next)
269 {
270     /* NOTE: this test is only needed for thread safety */
271     if (!tb->jmp_next[n]) {
272         /* patch the native jump address */
273         tb_set_jmp_target(tb, n, (unsigned long)tb_next->tc_ptr);
274
275         /* add in TB jmp circular list */
276         tb->jmp_next[n] = tb_next->jmp_first;
277         tb_next->jmp_first = (TranslationBlock *)((long)(tb) | (n));
278     }
279 }
280
281 TranslationBlock *tb_find_pc(unsigned long pc_ptr);
282
283 #ifndef offsetof
284 #define offsetof(type, field) ((size_t) &((type *)0)->field)
285 #endif
286
287 #if defined(_WIN32)
288 #define ASM_DATA_SECTION ".section \".data\"\n"
289 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".section .text\n"
290 #elif defined(__APPLE__)
291 #define ASM_DATA_SECTION ".data\n"
292 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".text\n"
293 #else
294 #define ASM_DATA_SECTION ".section \".data\"\n"
295 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".previous\n"
296 #endif
297
298 #define ASM_OP_LABEL_NAME(n, opname) \
299     ASM_NAME(__op_label) #n "." ASM_NAME(opname)
300
301 extern CPUWriteMemoryFunc *io_mem_write[IO_MEM_NB_ENTRIES][4];
302 extern CPUReadMemoryFunc *io_mem_read[IO_MEM_NB_ENTRIES][4];
303 extern void *io_mem_opaque[IO_MEM_NB_ENTRIES];
304
305 #if defined(__hppa__)
306
307 typedef int spinlock_t[4];
308
309 #define SPIN_LOCK_UNLOCKED { 1, 1, 1, 1 }
310
311 static inline void resetlock (spinlock_t *p)
312 {
313     (*p)[0] = (*p)[1] = (*p)[2] = (*p)[3] = 1;
314 }
315
316 #else
317
318 typedef int spinlock_t;
319
320 #define SPIN_LOCK_UNLOCKED 0
321
322 static inline void resetlock (spinlock_t *p)
323 {
324     *p = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
325 }
326
327 #endif
328
329 #if defined(__powerpc__)
330 static inline int testandset (int *p)
331 {
332     int ret;
333     __asm__ __volatile__ (
334                           "0:    lwarx %0,0,%1\n"
335                           "      xor. %0,%3,%0\n"
336                           "      bne 1f\n"
337                           "      stwcx. %2,0,%1\n"
338                           "      bne- 0b\n"
339                           "1:    "
340                           : "=&r" (ret)
341                           : "r" (p), "r" (1), "r" (0)
342                           : "cr0", "memory");
343     return ret;
344 }
345 #elif defined(__i386__)
346 static inline int testandset (int *p)
347 {
348     long int readval = 0;
349
350     __asm__ __volatile__ ("lock; cmpxchgl %2, %0"
351                           : "+m" (*p), "+a" (readval)
352                           : "r" (1)
353                           : "cc");
354     return readval;
355 }
356 #elif defined(__x86_64__)
357 static inline int testandset (int *p)
358 {
359     long int readval = 0;
360
361     __asm__ __volatile__ ("lock; cmpxchgl %2, %0"
362                           : "+m" (*p), "+a" (readval)
363                           : "r" (1)
364                           : "cc");
365     return readval;
366 }
367 #elif defined(__s390__)
368 static inline int testandset (int *p)
369 {
370     int ret;
371
372     __asm__ __volatile__ ("0: cs    %0,%1,0(%2)\n"
373                           "   jl    0b"
374                           : "=&d" (ret)
375                           : "r" (1), "a" (p), "0" (*p)
376                           : "cc", "memory" );
377     return ret;
378 }
379 #elif defined(__alpha__)
380 static inline int testandset (int *p)
381 {
382     int ret;
383     unsigned long one;
384
385     __asm__ __volatile__ ("0:   mov 1,%2\n"
386                           "     ldl_l %0,%1\n"
387                           "     stl_c %2,%1\n"
388                           "     beq %2,1f\n"
389                           ".subsection 2\n"
390                           "1:   br 0b\n"
391                           ".previous"
392                           : "=r" (ret), "=m" (*p), "=r" (one)
393                           : "m" (*p));
394     return ret;
395 }
396 #elif defined(__sparc__)
397 static inline int testandset (int *p)
398 {
399         int ret;
400
401         __asm__ __volatile__("ldstub    [%1], %0"
402                              : "=r" (ret)
403                              : "r" (p)
404                              : "memory");
405
406         return (ret ? 1 : 0);
407 }
408 #elif defined(__arm__)
409 static inline int testandset (int *spinlock)
410 {
411     register unsigned int ret;
412     __asm__ __volatile__("swp %0, %1, [%2]"
413                          : "=r"(ret)
414                          : "0"(1), "r"(spinlock));
415
416     return ret;
417 }
418 #elif defined(__mc68000)
419 static inline int testandset (int *p)
420 {
421     char ret;
422     __asm__ __volatile__("tas %1; sne %0"
423                          : "=r" (ret)
424                          : "m" (p)
425                          : "cc","memory");
426     return ret;
427 }
428 #elif defined(__hppa__)
429
430 /* Because malloc only guarantees 8-byte alignment for malloc'd data,
431    and GCC only guarantees 8-byte alignment for stack locals, we can't
432    be assured of 16-byte alignment for atomic lock data even if we
433    specify "__attribute ((aligned(16)))" in the type declaration.  So,
434    we use a struct containing an array of four ints for the atomic lock
435    type and dynamically select the 16-byte aligned int from the array
436    for the semaphore.  */
437 #define __PA_LDCW_ALIGNMENT 16
438 static inline void *ldcw_align (void *p) {
439     unsigned long a = (unsigned long)p;
440     a = (a + __PA_LDCW_ALIGNMENT - 1) & ~(__PA_LDCW_ALIGNMENT - 1);
441     return (void *)a;
442 }
443
444 static inline int testandset (spinlock_t *p)
445 {
446     unsigned int ret;
447     p = ldcw_align(p);
448     __asm__ __volatile__("ldcw 0(%1),%0"
449                          : "=r" (ret)
450                          : "r" (p)
451                          : "memory" );
452     return !ret;
453 }
454
455 #elif defined(__ia64)
456
457 #include <ia64intrin.h>
458
459 static inline int testandset (int *p)
460 {
461     return __sync_lock_test_and_set (p, 1);
462 }
463 #elif defined(__mips__)
464 static inline int testandset (int *p)
465 {
466     int ret;
467
468     __asm__ __volatile__ (
469         "       .set push               \n"
470         "       .set noat               \n"
471         "       .set mips2              \n"
472         "1:     li      $1, 1           \n"
473         "       ll      %0, %1          \n"
474         "       sc      $1, %1          \n"
475         "       beqz    $1, 1b          \n"
476         "       .set pop                "
477         : "=r" (ret), "+R" (*p)
478         :
479         : "memory");
480
481     return ret;
482 }
483 #else
484 #error unimplemented CPU support
485 #endif
486
487 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
488 static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
489 {
490     while (testandset(lock));
491 }
492
493 static inline void spin_unlock(spinlock_t *lock)
494 {
495     resetlock(lock);
496 }
497
498 static inline int spin_trylock(spinlock_t *lock)
499 {
500     return !testandset(lock);
501 }
502 #else
503 static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
504 {
505 }
506
507 static inline void spin_unlock(spinlock_t *lock)
508 {
509 }
510
511 static inline int spin_trylock(spinlock_t *lock)
512 {
513     return 1;
514 }
515 #endif
516
517 extern spinlock_t tb_lock;
518
519 extern int tb_invalidated_flag;
520
521 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
522
523 void tlb_fill(target_ulong addr, int is_write, int mmu_idx,
524               void *retaddr);
525
526 #define ACCESS_TYPE (NB_MMU_MODES + 1)
527 #define MEMSUFFIX _code
528 #define env cpu_single_env
529
530 #define DATA_SIZE 1
531 #include "softmmu_header.h"
532
533 #define DATA_SIZE 2
534 #include "softmmu_header.h"
535
536 #define DATA_SIZE 4
537 #include "softmmu_header.h"
538
539 #define DATA_SIZE 8
540 #include "softmmu_header.h"
541
542 #undef ACCESS_TYPE
543 #undef MEMSUFFIX
544 #undef env
545
546 #endif
547
548 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
549 static inline target_ulong get_phys_addr_code(CPUState *env1, target_ulong addr)
550 {
551     return addr;
552 }
553 #else
554 /* NOTE: this function can trigger an exception */
555 /* NOTE2: the returned address is not exactly the physical address: it
556    is the offset relative to phys_ram_base */
557 static inline target_ulong get_phys_addr_code(CPUState *env1, target_ulong addr)
558 {
559     int mmu_idx, page_index, pd;
560
561     page_index = (addr >> TARGET_PAGE_BITS) & (CPU_TLB_SIZE - 1);
562     mmu_idx = cpu_mmu_index(env1);
563     if (__builtin_expect(env1->tlb_table[mmu_idx][page_index].addr_code !=
564                          (addr & TARGET_PAGE_MASK), 0)) {
565         ldub_code(addr);
566     }
567     pd = env1->tlb_table[mmu_idx][page_index].addr_code & ~TARGET_PAGE_MASK;
568     if (pd > IO_MEM_ROM && !(pd & IO_MEM_ROMD)) {
569 #if defined(TARGET_SPARC) || defined(TARGET_MIPS)
570         do_unassigned_access(addr, 0, 1, 0);
571 #else
572         cpu_abort(env1, "Trying to execute code outside RAM or ROM at 0x" TARGET_FMT_lx "\n", addr);
573 #endif
574     }
575     return addr + env1->tlb_table[mmu_idx][page_index].addend - (unsigned long)phys_ram_base;
576 }
577 #endif
578
579 #ifdef USE_KQEMU
580 #define KQEMU_MODIFY_PAGE_MASK (0xff & ~(VGA_DIRTY_FLAG | CODE_DIRTY_FLAG))
581
582 #define MSR_QPI_COMMBASE 0xfabe0010
583
584 int kqemu_init(CPUState *env);
585 int kqemu_cpu_exec(CPUState *env);
586 void kqemu_flush_page(CPUState *env, target_ulong addr);
587 void kqemu_flush(CPUState *env, int global);
588 void kqemu_set_notdirty(CPUState *env, ram_addr_t ram_addr);
589 void kqemu_modify_page(CPUState *env, ram_addr_t ram_addr);
590 void kqemu_set_phys_mem(uint64_t start_addr, ram_addr_t size, 
591                         ram_addr_t phys_offset);
592 void kqemu_cpu_interrupt(CPUState *env);
593 void kqemu_record_dump(void);
594
595 extern uint32_t kqemu_comm_base;
596
597 static inline int kqemu_is_ok(CPUState *env)
598 {
599     return(env->kqemu_enabled &&
600            (env->cr[0] & CR0_PE_MASK) &&
601            !(env->hflags & HF_INHIBIT_IRQ_MASK) &&
602            (env->eflags & IF_MASK) &&
603            !(env->eflags & VM_MASK) &&
604            (env->kqemu_enabled == 2 ||
605             ((env->hflags & HF_CPL_MASK) == 3 &&
606              (env->eflags & IOPL_MASK) != IOPL_MASK)));
607 }
608
609 #endif