git.maemo.org Git - qemu/blob - linux-user/vm86.c

   1 /*
   2  *  vm86 linux syscall support
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
   5  *
   6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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  10  *
  11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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  15  *
  16  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  18  *  Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  19  */
  20 #include <stdlib.h>
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <stdarg.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <errno.h>
  25 #include <unistd.h>
  26
  27 #include "qemu.h"
  28
  29 //#define DEBUG_VM86
  30
  31 #define set_flags(X,new,mask) \
  32 ((X) = ((X) & ~(mask)) | ((new) & (mask)))
  33
  34 #define SAFE_MASK       (0xDD5)
  35 #define RETURN_MASK     (0xDFF)
  36
  37 static inline int is_revectored(int nr, struct target_revectored_struct *bitmap)
  38 {
  39     return (((uint8_t *)bitmap)[nr >> 3] >> (nr & 7)) & 1;
  40 }
  41
  42 static inline void vm_putw(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  43 {
  44     stw(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  45 }
  46
  47 static inline void vm_putl(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  48 {
  49     stl(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  50 }
  51
  52 static inline unsigned int vm_getb(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  53 {
  54     return ldub(segptr + (reg16 & 0xffff));
  55 }
  56
  57 static inline unsigned int vm_getw(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  58 {
  59     return lduw(segptr + (reg16 & 0xffff));
  60 }
  61
  62 static inline unsigned int vm_getl(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  63 {
  64     return ldl(segptr + (reg16 & 0xffff));
  65 }
  66
  67 void save_v86_state(CPUX86State *env)
  68 {
  69     TaskState *ts = env->opaque;
  70     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
  71
  72     if (!lock_user_struct(VERIFY_WRITE, target_v86, ts->target_v86, 0))
  73         /* FIXME - should return an error */
  74         return;
  75     /* put the VM86 registers in the userspace register structure */
  76     target_v86->regs.eax = tswap32(env->regs[R_EAX]);
  77     target_v86->regs.ebx = tswap32(env->regs[R_EBX]);
  78     target_v86->regs.ecx = tswap32(env->regs[R_ECX]);
  79     target_v86->regs.edx = tswap32(env->regs[R_EDX]);
  80     target_v86->regs.esi = tswap32(env->regs[R_ESI]);
  81     target_v86->regs.edi = tswap32(env->regs[R_EDI]);
  82     target_v86->regs.ebp = tswap32(env->regs[R_EBP]);
  83     target_v86->regs.esp = tswap32(env->regs[R_ESP]);
  84     target_v86->regs.eip = tswap32(env->eip);
  85     target_v86->regs.cs = tswap16(env->segs[R_CS].selector);
  86     target_v86->regs.ss = tswap16(env->segs[R_SS].selector);
  87     target_v86->regs.ds = tswap16(env->segs[R_DS].selector);
  88     target_v86->regs.es = tswap16(env->segs[R_ES].selector);
  89     target_v86->regs.fs = tswap16(env->segs[R_FS].selector);
  90     target_v86->regs.gs = tswap16(env->segs[R_GS].selector);
  91     set_flags(env->eflags, ts->v86flags, VIF_MASK | ts->v86mask);
  92     target_v86->regs.eflags = tswap32(env->eflags);
  93     unlock_user_struct(target_v86, ts->target_v86, 1);
  94 #ifdef DEBUG_VM86
  95     fprintf(logfile, "save_v86_state: eflags=%08x cs:ip=%04x:%04x\n",
  96             env->eflags, env->segs[R_CS].selector, env->eip);
  97 #endif
  98
  99     /* restore 32 bit registers */
 100     env->regs[R_EAX] = ts->vm86_saved_regs.eax;
 101     env->regs[R_EBX] = ts->vm86_saved_regs.ebx;
 102     env->regs[R_ECX] = ts->vm86_saved_regs.ecx;
 103     env->regs[R_EDX] = ts->vm86_saved_regs.edx;
 104     env->regs[R_ESI] = ts->vm86_saved_regs.esi;
 105     env->regs[R_EDI] = ts->vm86_saved_regs.edi;
 106     env->regs[R_EBP] = ts->vm86_saved_regs.ebp;
 107     env->regs[R_ESP] = ts->vm86_saved_regs.esp;
 108     env->eflags = ts->vm86_saved_regs.eflags;
 109     env->eip = ts->vm86_saved_regs.eip;
 110
 111     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, ts->vm86_saved_regs.cs);
 112     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, ts->vm86_saved_regs.ss);
 113     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, ts->vm86_saved_regs.ds);
 114     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, ts->vm86_saved_regs.es);
 115     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, ts->vm86_saved_regs.fs);
 116     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, ts->vm86_saved_regs.gs);
 117 }
 118
 119 /* return from vm86 mode to 32 bit. The vm86() syscall will return
 120    'retval' */
 121 static inline void return_to_32bit(CPUX86State *env, int retval)
 122 {
 123 #ifdef DEBUG_VM86
 124     fprintf(logfile, "return_to_32bit: ret=0x%x\n", retval);
 125 #endif
 126     save_v86_state(env);
 127     env->regs[R_EAX] = retval;
 128 }
 129
 130 static inline int set_IF(CPUX86State *env)
 131 {
 132     TaskState *ts = env->opaque;
 133
 134     ts->v86flags |= VIF_MASK;
 135     if (ts->v86flags & VIP_MASK) {
 136         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_STI);
 137         return 1;
 138     }
 139     return 0;
 140 }
 141
 142 static inline void clear_IF(CPUX86State *env)
 143 {
 144     TaskState *ts = env->opaque;
 145
 146     ts->v86flags &= ~VIF_MASK;
 147 }
 148
 149 static inline void clear_TF(CPUX86State *env)
 150 {
 151     env->eflags &= ~TF_MASK;
 152 }
 153
 154 static inline void clear_AC(CPUX86State *env)
 155 {
 156     env->eflags &= ~AC_MASK;
 157 }
 158
 159 static inline int set_vflags_long(unsigned long eflags, CPUX86State *env)
 160 {
 161     TaskState *ts = env->opaque;
 162
 163     set_flags(ts->v86flags, eflags, ts->v86mask);
 164     set_flags(env->eflags, eflags, SAFE_MASK);
 165     if (eflags & IF_MASK)
 166         return set_IF(env);
 167     else
 168         clear_IF(env);
 169     return 0;
 170 }
 171
 172 static inline int set_vflags_short(unsigned short flags, CPUX86State *env)
 173 {
 174     TaskState *ts = env->opaque;
 175
 176     set_flags(ts->v86flags, flags, ts->v86mask & 0xffff);
 177     set_flags(env->eflags, flags, SAFE_MASK);
 178     if (flags & IF_MASK)
 179         return set_IF(env);
 180     else
 181         clear_IF(env);
 182     return 0;
 183 }
 184
 185 static inline unsigned int get_vflags(CPUX86State *env)
 186 {
 187     TaskState *ts = env->opaque;
 188     unsigned int flags;
 189
 190     flags = env->eflags & RETURN_MASK;
 191     if (ts->v86flags & VIF_MASK)
 192         flags |= IF_MASK;
 193     flags |= IOPL_MASK;
 194     return flags | (ts->v86flags & ts->v86mask);
 195 }
 196
 197 #define ADD16(reg, val) reg = (reg & ~0xffff) | ((reg + (val)) & 0xffff)
 198
 199 /* handle VM86 interrupt (NOTE: the CPU core currently does not
 200    support TSS interrupt revectoring, so this code is always executed) */
 201 static void do_int(CPUX86State *env, int intno)
 202 {
 203     TaskState *ts = env->opaque;
 204     uint32_t int_addr, segoffs, ssp;
 205     unsigned int sp;
 206
 207     if (env->segs[R_CS].selector == TARGET_BIOSSEG)
 208         goto cannot_handle;
 209     if (is_revectored(intno, &ts->vm86plus.int_revectored))
 210         goto cannot_handle;
 211     if (intno == 0x21 && is_revectored((env->regs[R_EAX] >> 8) & 0xff,
 212                                        &ts->vm86plus.int21_revectored))
 213         goto cannot_handle;
 214     int_addr = (intno << 2);
 215     segoffs = ldl(int_addr);
 216     if ((segoffs >> 16) == TARGET_BIOSSEG)
 217         goto cannot_handle;
 218 #if defined(DEBUG_VM86)
 219     fprintf(logfile, "VM86: emulating int 0x%x. CS:IP=%04x:%04x\n",
 220             intno, segoffs >> 16, segoffs & 0xffff);
 221 #endif
 222     /* save old state */
 223     ssp = env->segs[R_SS].selector << 4;
 224     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 225     vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 226     vm_putw(ssp, sp - 4, env->segs[R_CS].selector);
 227     vm_putw(ssp, sp - 6, env->eip);
 228     ADD16(env->regs[R_ESP], -6);
 229     /* goto interrupt handler */
 230     env->eip = segoffs & 0xffff;
 231     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, segoffs >> 16);
 232     clear_TF(env);
 233     clear_IF(env);
 234     clear_AC(env);
 235     return;
 236  cannot_handle:
 237 #if defined(DEBUG_VM86)
 238     fprintf(logfile, "VM86: return to 32 bits int 0x%x\n", intno);
 239 #endif
 240     return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx | (intno << 8));
 241 }
 242
 243 void handle_vm86_trap(CPUX86State *env, int trapno)
 244 {
 245     if (trapno == 1 || trapno == 3) {
 246         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_TRAP + (trapno << 8));
 247     } else {
 248         do_int(env, trapno);
 249     }
 250 }
 251
 252 #define CHECK_IF_IN_TRAP() \
 253       if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) && \
 254           (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_TFpendig)) \
 255                 newflags |= TF_MASK
 256
 257 #define VM86_FAULT_RETURN \
 258         if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_force_return_for_pic) && \
 259             (ts->v86flags & (IF_MASK | VIF_MASK))) \
 260             return_to_32bit(env, TARGET_VM86_PICRETURN); \
 261         return
 262
 263 void handle_vm86_fault(CPUX86State *env)
 264 {
 265     TaskState *ts = env->opaque;
 266     uint32_t csp, ssp;
 267     unsigned int ip, sp, newflags, newip, newcs, opcode, intno;
 268     int data32, pref_done;
 269
 270     csp = env->segs[R_CS].selector << 4;
 271     ip = env->eip & 0xffff;
 272
 273     ssp = env->segs[R_SS].selector << 4;
 274     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 275
 276 #if defined(DEBUG_VM86)
 277     fprintf(logfile, "VM86 exception %04x:%08x\n",
 278             env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 279 #endif
 280
 281     data32 = 0;
 282     pref_done = 0;
 283     do {
 284         opcode = vm_getb(csp, ip);
 285         ADD16(ip, 1);
 286         switch (opcode) {
 287         case 0x66:      /* 32-bit data */     data32=1; break;
 288         case 0x67:      /* 32-bit address */  break;
 289         case 0x2e:      /* CS */              break;
 290         case 0x3e:      /* DS */              break;
 291         case 0x26:      /* ES */              break;
 292         case 0x36:      /* SS */              break;
 293         case 0x65:      /* GS */              break;
 294         case 0x64:      /* FS */              break;
 295         case 0xf2:      /* repnz */           break;
 296         case 0xf3:      /* rep */             break;
 297         default: pref_done = 1;
 298         }
 299     } while (!pref_done);
 300
 301     /* VM86 mode */
 302     switch(opcode) {
 303     case 0x9c: /* pushf */
 304         if (data32) {
 305             vm_putl(ssp, sp - 4, get_vflags(env));
 306             ADD16(env->regs[R_ESP], -4);
 307         } else {
 308             vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 309             ADD16(env->regs[R_ESP], -2);
 310         }
 311         env->eip = ip;
 312         VM86_FAULT_RETURN;
 313
 314     case 0x9d: /* popf */
 315         if (data32) {
 316             newflags = vm_getl(ssp, sp);
 317             ADD16(env->regs[R_ESP], 4);
 318         } else {
 319             newflags = vm_getw(ssp, sp);
 320             ADD16(env->regs[R_ESP], 2);
 321         }
 322         env->eip = ip;
 323         CHECK_IF_IN_TRAP();
 324         if (data32) {
 325             if (set_vflags_long(newflags, env))
 326                 return;
 327         } else {
 328             if (set_vflags_short(newflags, env))
 329                 return;
 330         }
 331         VM86_FAULT_RETURN;
 332
 333     case 0xcd: /* int */
 334         intno = vm_getb(csp, ip);
 335         ADD16(ip, 1);
 336         env->eip = ip;
 337         if (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) {
 338             if ( (ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab[intno >> 3] >>
 339                   (intno &7)) & 1) {
 340                 return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx + (intno << 8));
 341                 return;
 342             }
 343         }
 344         do_int(env, intno);
 345         break;
 346
 347     case 0xcf: /* iret */
 348         if (data32) {
 349             newip = vm_getl(ssp, sp) & 0xffff;
 350             newcs = vm_getl(ssp, sp + 4) & 0xffff;
 351             newflags = vm_getl(ssp, sp + 8);
 352             ADD16(env->regs[R_ESP], 12);
 353         } else {
 354             newip = vm_getw(ssp, sp);
 355             newcs = vm_getw(ssp, sp + 2);
 356             newflags = vm_getw(ssp, sp + 4);
 357             ADD16(env->regs[R_ESP], 6);
 358         }
 359         env->eip = newip;
 360         cpu_x86_load_seg(env, R_CS, newcs);
 361         CHECK_IF_IN_TRAP();
 362         if (data32) {
 363             if (set_vflags_long(newflags, env))
 364                 return;
 365         } else {
 366             if (set_vflags_short(newflags, env))
 367                 return;
 368         }
 369         VM86_FAULT_RETURN;
 370
 371     case 0xfa: /* cli */
 372         env->eip = ip;
 373         clear_IF(env);
 374         VM86_FAULT_RETURN;
 375
 376     case 0xfb: /* sti */
 377         env->eip = ip;
 378         if (set_IF(env))
 379             return;
 380         VM86_FAULT_RETURN;
 381
 382     default:
 383         /* real VM86 GPF exception */
 384         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_UNKNOWN);
 385         break;
 386     }
 387 }
 388
 389 int do_vm86(CPUX86State *env, long subfunction, abi_ulong vm86_addr)
 390 {
 391     TaskState *ts = env->opaque;
 392     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
 393     int ret;
 394
 395     switch (subfunction) {
 396     case TARGET_VM86_REQUEST_IRQ:
 397     case TARGET_VM86_FREE_IRQ:
 398     case TARGET_VM86_GET_IRQ_BITS:
 399     case TARGET_VM86_GET_AND_RESET_IRQ:
 400         gemu_log("qemu: unsupported vm86 subfunction (%ld)\n", subfunction);
 401         ret = -TARGET_EINVAL;
 402         goto out;
 403     case TARGET_VM86_PLUS_INSTALL_CHECK:
 404         /* NOTE: on old vm86 stuff this will return the error
 405            from verify_area(), because the subfunction is
 406            interpreted as (invalid) address to vm86_struct.
 407            So the installation check works.
 408             */
 409         ret = 0;
 410         goto out;
 411     }
 412
 413     /* save current CPU regs */
 414     ts->vm86_saved_regs.eax = 0; /* default vm86 syscall return code */
 415     ts->vm86_saved_regs.ebx = env->regs[R_EBX];
 416     ts->vm86_saved_regs.ecx = env->regs[R_ECX];
 417     ts->vm86_saved_regs.edx = env->regs[R_EDX];
 418     ts->vm86_saved_regs.esi = env->regs[R_ESI];
 419     ts->vm86_saved_regs.edi = env->regs[R_EDI];
 420     ts->vm86_saved_regs.ebp = env->regs[R_EBP];
 421     ts->vm86_saved_regs.esp = env->regs[R_ESP];
 422     ts->vm86_saved_regs.eflags = env->eflags;
 423     ts->vm86_saved_regs.eip  = env->eip;
 424     ts->vm86_saved_regs.cs = env->segs[R_CS].selector;
 425     ts->vm86_saved_regs.ss = env->segs[R_SS].selector;
 426     ts->vm86_saved_regs.ds = env->segs[R_DS].selector;
 427     ts->vm86_saved_regs.es = env->segs[R_ES].selector;
 428     ts->vm86_saved_regs.fs = env->segs[R_FS].selector;
 429     ts->vm86_saved_regs.gs = env->segs[R_GS].selector;
 430
 431     ts->target_v86 = vm86_addr;
 432     if (!lock_user_struct(VERIFY_READ, target_v86, vm86_addr, 1))
 433         return -TARGET_EFAULT;
 434     /* build vm86 CPU state */
 435     ts->v86flags = tswap32(target_v86->regs.eflags);
 436     env->eflags = (env->eflags & ~SAFE_MASK) |
 437         (tswap32(target_v86->regs.eflags) & SAFE_MASK) | VM_MASK;
 438
 439     ts->vm86plus.cpu_type = tswapl(target_v86->cpu_type);
 440     switch (ts->vm86plus.cpu_type) {
 441     case TARGET_CPU_286:
 442         ts->v86mask = 0;
 443         break;
 444     case TARGET_CPU_386:
 445         ts->v86mask = NT_MASK | IOPL_MASK;
 446         break;
 447     case TARGET_CPU_486:
 448         ts->v86mask = AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 449         break;
 450     default:
 451         ts->v86mask = ID_MASK | AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 452         break;
 453     }
 454
 455     env->regs[R_EBX] = tswap32(target_v86->regs.ebx);
 456     env->regs[R_ECX] = tswap32(target_v86->regs.ecx);
 457     env->regs[R_EDX] = tswap32(target_v86->regs.edx);
 458     env->regs[R_ESI] = tswap32(target_v86->regs.esi);
 459     env->regs[R_EDI] = tswap32(target_v86->regs.edi);
 460     env->regs[R_EBP] = tswap32(target_v86->regs.ebp);
 461     env->regs[R_ESP] = tswap32(target_v86->regs.esp);
 462     env->eip = tswap32(target_v86->regs.eip);
 463     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, tswap16(target_v86->regs.cs));
 464     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, tswap16(target_v86->regs.ss));
 465     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, tswap16(target_v86->regs.ds));
 466     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, tswap16(target_v86->regs.es));
 467     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, tswap16(target_v86->regs.fs));
 468     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, tswap16(target_v86->regs.gs));
 469     ret = tswap32(target_v86->regs.eax); /* eax will be restored at
 470                                             the end of the syscall */
 471     memcpy(&ts->vm86plus.int_revectored,
 472            &target_v86->int_revectored, 32);
 473     memcpy(&ts->vm86plus.int21_revectored,
 474            &target_v86->int21_revectored, 32);
 475     ts->vm86plus.vm86plus.flags = tswapl(target_v86->vm86plus.flags);
 476     memcpy(&ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab,
 477            target_v86->vm86plus.vm86dbg_intxxtab, 32);
 478     unlock_user_struct(target_v86, vm86_addr, 0);
 479
 480 #ifdef DEBUG_VM86
 481     fprintf(logfile, "do_vm86: cs:ip=%04x:%04x\n",
 482             env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 483 #endif
 484     /* now the virtual CPU is ready for vm86 execution ! */
 485  out:
 486     return ret;
 487 }
 488