PowerPC merge: real time TB and decrementer - faster and simpler exception handling...
[qemu] / hw / ppc.c
1 /*
2  * QEMU generic PPC hardware System Emulator
3  * 
4  * Copyright (c) 2003-2004 Jocelyn Mayer
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 "vl.h"
25
26 void ppc_prep_init (int ram_size, int vga_ram_size, int boot_device,
27                     DisplayState *ds, const char **fd_filename, int snapshot,
28                     const char *kernel_filename, const char *kernel_cmdline,
29                     const char *initrd_filename);
30
31 /*****************************************************************************/
32 /* PPC time base and decrementer emulation */
33 //#define DEBUG_TB
34
35 struct ppc_tb_t {
36     /* Time base management */
37     int64_t  tb_offset;    /* Compensation               */
38     uint32_t tb_freq;      /* TB frequency               */
39     /* Decrementer management */
40     uint64_t decr_next;    /* Tick for next decr interrupt  */
41     struct QEMUTimer *decr_timer;
42 };
43
44 static inline uint64_t cpu_ppc_get_tb (ppc_tb_t *tb_env)
45 {
46     /* TB time in tb periods */
47     return muldiv64(qemu_get_clock(vm_clock) + tb_env->tb_offset,
48                     tb_env->tb_freq, ticks_per_sec);
49 }
50
51 uint32_t cpu_ppc_load_tbl (CPUState *env)
52 {
53     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
54     uint64_t tb;
55
56     tb = cpu_ppc_get_tb(tb_env);
57 #ifdef DEBUG_TB
58     {
59          static int last_time;
60          int now;
61          now = time(NULL);
62          if (last_time != now) {
63              last_time = now;
64              printf("%s: tb=0x%016lx %d %08lx\n",
65                     __func__, tb, now, tb_env->tb_offset);
66          }
67     }
68 #endif
69
70     return tb & 0xFFFFFFFF;
71 }
72
73 uint32_t cpu_ppc_load_tbu (CPUState *env)
74 {
75     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
76     uint64_t tb;
77
78     tb = cpu_ppc_get_tb(tb_env);
79 #ifdef DEBUG_TB
80     printf("%s: tb=0x%016lx\n", __func__, tb);
81 #endif
82     return tb >> 32;
83 }
84
85 static void cpu_ppc_store_tb (ppc_tb_t *tb_env, uint64_t value)
86 {
87     tb_env->tb_offset = muldiv64(value, ticks_per_sec, tb_env->tb_freq)
88         - qemu_get_clock(vm_clock);
89 #ifdef DEBUG_TB
90     printf("%s: tb=0x%016lx offset=%08x\n", __func__, value);
91 #endif
92 }
93
94 void cpu_ppc_store_tbu (CPUState *env, uint32_t value)
95 {
96     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
97
98     cpu_ppc_store_tb(tb_env,
99                      ((uint64_t)value << 32) | cpu_ppc_load_tbl(env));
100 }
101
102 void cpu_ppc_store_tbl (CPUState *env, uint32_t value)
103 {
104     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
105
106     cpu_ppc_store_tb(tb_env,
107                      ((uint64_t)cpu_ppc_load_tbu(env) << 32) | value);
108 }
109
110 uint32_t cpu_ppc_load_decr (CPUState *env)
111 {
112     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
113     uint32_t decr;
114
115     decr = muldiv64(tb_env->decr_next - qemu_get_clock(vm_clock),
116                     tb_env->tb_freq, ticks_per_sec);
117 #ifdef DEBUG_TB
118     printf("%s: 0x%08x\n", __func__, decr);
119 #endif
120
121     return decr;
122 }
123
124 /* When decrementer expires,
125  * all we need to do is generate or queue a CPU exception
126  */
127 static inline void cpu_ppc_decr_excp (CPUState *env)
128 {
129     /* Raise it */
130 #ifdef DEBUG_TB
131     printf("raise decrementer exception\n");
132 #endif
133     cpu_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_TIMER);
134 }
135
136 static void _cpu_ppc_store_decr (CPUState *env, uint32_t decr,
137                                  uint32_t value, int is_excp)
138 {
139     ppc_tb_t *tb_env = env->tb_env;
140     uint64_t now, next;
141
142 #ifdef DEBUG_TB
143     printf("%s: 0x%08x => 0x%08x\n", __func__, decr, value);
144 #endif
145     now = qemu_get_clock(vm_clock);
146     next = now + muldiv64(value, ticks_per_sec, tb_env->tb_freq);
147     if (is_excp)
148         next += tb_env->decr_next - now;
149     if (next == now)
150         next++;
151     tb_env->decr_next = next;
152     /* Adjust timer */
153     qemu_mod_timer(tb_env->decr_timer, next);
154     /* If we set a negative value and the decrementer was positive,
155      * raise an exception.
156      */
157     if ((value & 0x80000000) && !(decr & 0x80000000))
158         cpu_ppc_decr_excp(env);
159 }
160
161 void cpu_ppc_store_decr (CPUState *env, uint32_t value)
162 {
163     _cpu_ppc_store_decr(env, cpu_ppc_load_decr(env), value, 0);
164 }
165
166 static void cpu_ppc_decr_cb (void *opaque)
167 {
168     _cpu_ppc_store_decr(opaque, 0x00000000, 0xFFFFFFFF, 1);
169 }
170
171 /* Set up (once) timebase frequency (in Hz) */
172 ppc_tb_t *cpu_ppc_tb_init (CPUState *env, uint32_t freq)
173 {
174     ppc_tb_t *tb_env;
175
176     tb_env = qemu_mallocz(sizeof(ppc_tb_t));
177     if (tb_env == NULL)
178         return NULL;
179     env->tb_env = tb_env;
180     if (tb_env->tb_freq == 0 || 1) {
181         tb_env->tb_freq = freq;
182         /* Create new timer */
183         tb_env->decr_timer =
184             qemu_new_timer(vm_clock, &cpu_ppc_decr_cb, env);
185         /* There is a bug in  2.4 kernels:
186          * if a decrementer exception is pending when it enables msr_ee,
187          * it's not ready to handle it...
188          */
189         _cpu_ppc_store_decr(env, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0);
190     }
191
192     return tb_env;
193 }
194
195 #if 0
196 /*****************************************************************************/
197 /* Handle system reset (for now, just stop emulation) */
198 void cpu_ppc_reset (CPUState *env)
199 {
200     printf("Reset asked... Stop emulation\n");
201     abort();
202 }
203 #endif
204
205 /*****************************************************************************/
206 void ppc_init (int ram_size, int vga_ram_size, int boot_device,
207                DisplayState *ds, const char **fd_filename, int snapshot,
208                const char *kernel_filename, const char *kernel_cmdline,
209                const char *initrd_filename)
210 {
211     /* For now, only PREP is supported */
212     return ppc_prep_init(ram_size, vga_ram_size, boot_device, ds, fd_filename,
213                          snapshot, kernel_filename, kernel_cmdline,
214                          initrd_filename);
215 }