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
  13  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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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(uint8_t *segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  43 {
  44     stw(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  45 }
  46
  47 static inline void vm_putl(uint8_t *segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  48 {
  49     stl(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  50 }
  51
  52 static inline unsigned int vm_getw(uint8_t *segptr, unsigned int reg16)
  53 {
  54     return lduw(segptr + (reg16 & 0xffff));
  55 }
  56
  57 static inline unsigned int vm_getl(uint8_t *segptr, unsigned int reg16)
  58 {
  59     return ldl(segptr + (reg16 & 0xffff));
  60 }
  61
  62 void save_v86_state(CPUX86State *env)
  63 {
  64     TaskState *ts = env->opaque;
  65     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
  66
  67     lock_user_struct(target_v86, ts->target_v86, 0);
  68     /* put the VM86 registers in the userspace register structure */
  69     target_v86->regs.eax = tswap32(env->regs[R_EAX]);
  70     target_v86->regs.ebx = tswap32(env->regs[R_EBX]);
  71     target_v86->regs.ecx = tswap32(env->regs[R_ECX]);
  72     target_v86->regs.edx = tswap32(env->regs[R_EDX]);
  73     target_v86->regs.esi = tswap32(env->regs[R_ESI]);
  74     target_v86->regs.edi = tswap32(env->regs[R_EDI]);
  75     target_v86->regs.ebp = tswap32(env->regs[R_EBP]);
  76     target_v86->regs.esp = tswap32(env->regs[R_ESP]);
  77     target_v86->regs.eip = tswap32(env->eip);
  78     target_v86->regs.cs = tswap16(env->segs[R_CS].selector);
  79     target_v86->regs.ss = tswap16(env->segs[R_SS].selector);
  80     target_v86->regs.ds = tswap16(env->segs[R_DS].selector);
  81     target_v86->regs.es = tswap16(env->segs[R_ES].selector);
  82     target_v86->regs.fs = tswap16(env->segs[R_FS].selector);
  83     target_v86->regs.gs = tswap16(env->segs[R_GS].selector);
  84     set_flags(env->eflags, ts->v86flags, VIF_MASK | ts->v86mask);
  85     target_v86->regs.eflags = tswap32(env->eflags);
  86     unlock_user_struct(target_v86, ts->target_v86, 1);
  87 #ifdef DEBUG_VM86
  88     fprintf(logfile, "save_v86_state: eflags=%08x cs:ip=%04x:%04x\n",
  89             env->eflags, env->segs[R_CS].selector, env->eip);
  90 #endif
  91
  92     /* restore 32 bit registers */
  93     env->regs[R_EAX] = ts->vm86_saved_regs.eax;
  94     env->regs[R_EBX] = ts->vm86_saved_regs.ebx;
  95     env->regs[R_ECX] = ts->vm86_saved_regs.ecx;
  96     env->regs[R_EDX] = ts->vm86_saved_regs.edx;
  97     env->regs[R_ESI] = ts->vm86_saved_regs.esi;
  98     env->regs[R_EDI] = ts->vm86_saved_regs.edi;
  99     env->regs[R_EBP] = ts->vm86_saved_regs.ebp;
 100     env->regs[R_ESP] = ts->vm86_saved_regs.esp;
 101     env->eflags = ts->vm86_saved_regs.eflags;
 102     env->eip = ts->vm86_saved_regs.eip;
 103
 104     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, ts->vm86_saved_regs.cs);
 105     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, ts->vm86_saved_regs.ss);
 106     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, ts->vm86_saved_regs.ds);
 107     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, ts->vm86_saved_regs.es);
 108     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, ts->vm86_saved_regs.fs);
 109     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, ts->vm86_saved_regs.gs);
 110 }
 111
 112 /* return from vm86 mode to 32 bit. The vm86() syscall will return
 113    'retval' */
 114 static inline void return_to_32bit(CPUX86State *env, int retval)
 115 {
 116 #ifdef DEBUG_VM86
 117     fprintf(logfile, "return_to_32bit: ret=0x%x\n", retval);
 118 #endif
 119     save_v86_state(env);
 120     env->regs[R_EAX] = retval;
 121 }
 122
 123 static inline int set_IF(CPUX86State *env)
 124 {
 125     TaskState *ts = env->opaque;
 126
 127     ts->v86flags |= VIF_MASK;
 128     if (ts->v86flags & VIP_MASK) {
 129         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_STI);
 130         return 1;
 131     }
 132     return 0;
 133 }
 134
 135 static inline void clear_IF(CPUX86State *env)
 136 {
 137     TaskState *ts = env->opaque;
 138
 139     ts->v86flags &= ~VIF_MASK;
 140 }
 141
 142 static inline void clear_TF(CPUX86State *env)
 143 {
 144     env->eflags &= ~TF_MASK;
 145 }
 146
 147 static inline void clear_AC(CPUX86State *env)
 148 {
 149     env->eflags &= ~AC_MASK;
 150 }
 151
 152 static inline int set_vflags_long(unsigned long eflags, CPUX86State *env)
 153 {
 154     TaskState *ts = env->opaque;
 155
 156     set_flags(ts->v86flags, eflags, ts->v86mask);
 157     set_flags(env->eflags, eflags, SAFE_MASK);
 158     if (eflags & IF_MASK)
 159         return set_IF(env);
 160     else
 161         clear_IF(env);
 162     return 0;
 163 }
 164
 165 static inline int set_vflags_short(unsigned short flags, CPUX86State *env)
 166 {
 167     TaskState *ts = env->opaque;
 168
 169     set_flags(ts->v86flags, flags, ts->v86mask & 0xffff);
 170     set_flags(env->eflags, flags, SAFE_MASK);
 171     if (flags & IF_MASK)
 172         return set_IF(env);
 173     else
 174         clear_IF(env);
 175     return 0;
 176 }
 177
 178 static inline unsigned int get_vflags(CPUX86State *env)
 179 {
 180     TaskState *ts = env->opaque;
 181     unsigned int flags;
 182
 183     flags = env->eflags & RETURN_MASK;
 184     if (ts->v86flags & VIF_MASK)
 185         flags |= IF_MASK;
 186     flags |= IOPL_MASK;
 187     return flags | (ts->v86flags & ts->v86mask);
 188 }
 189
 190 #define ADD16(reg, val) reg = (reg & ~0xffff) | ((reg + (val)) & 0xffff)
 191
 192 /* handle VM86 interrupt (NOTE: the CPU core currently does not
 193    support TSS interrupt revectoring, so this code is always executed) */
 194 static void do_int(CPUX86State *env, int intno)
 195 {
 196     TaskState *ts = env->opaque;
 197     uint32_t *int_ptr, segoffs;
 198     uint8_t *ssp;
 199     unsigned int sp;
 200
 201     if (env->segs[R_CS].selector == TARGET_BIOSSEG)
 202         goto cannot_handle;
 203     if (is_revectored(intno, &ts->vm86plus.int_revectored))
 204         goto cannot_handle;
 205     if (intno == 0x21 && is_revectored((env->regs[R_EAX] >> 8) & 0xff,
 206                                        &ts->vm86plus.int21_revectored))
 207         goto cannot_handle;
 208     int_ptr = (uint32_t *)(intno << 2);
 209     segoffs = tswap32(*int_ptr);
 210     if ((segoffs >> 16) == TARGET_BIOSSEG)
 211         goto cannot_handle;
 212 #if defined(DEBUG_VM86)
 213     fprintf(logfile, "VM86: emulating int 0x%x. CS:IP=%04x:%04x\n",
 214             intno, segoffs >> 16, segoffs & 0xffff);
 215 #endif
 216     /* save old state */
 217     ssp = (uint8_t *)(env->segs[R_SS].selector << 4);
 218     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 219     vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 220     vm_putw(ssp, sp - 4, env->segs[R_CS].selector);
 221     vm_putw(ssp, sp - 6, env->eip);
 222     ADD16(env->regs[R_ESP], -6);
 223     /* goto interrupt handler */
 224     env->eip = segoffs & 0xffff;
 225     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, segoffs >> 16);
 226     clear_TF(env);
 227     clear_IF(env);
 228     clear_AC(env);
 229     return;
 230  cannot_handle:
 231 #if defined(DEBUG_VM86)
 232     fprintf(logfile, "VM86: return to 32 bits int 0x%x\n", intno);
 233 #endif
 234     return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx | (intno << 8));
 235 }
 236
 237 void handle_vm86_trap(CPUX86State *env, int trapno)
 238 {
 239     if (trapno == 1 || trapno == 3) {
 240         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_TRAP + (trapno << 8));
 241     } else {
 242         do_int(env, trapno);
 243     }
 244 }
 245
 246 #define CHECK_IF_IN_TRAP() \
 247       if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) && \
 248           (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_TFpendig)) \
 249                 newflags |= TF_MASK
 250
 251 #define VM86_FAULT_RETURN \
 252         if ((ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_force_return_for_pic) && \
 253             (ts->v86flags & (IF_MASK | VIF_MASK))) \
 254             return_to_32bit(env, TARGET_VM86_PICRETURN); \
 255         return
 256
 257 void handle_vm86_fault(CPUX86State *env)
 258 {
 259     TaskState *ts = env->opaque;
 260     uint8_t *csp, *pc, *ssp;
 261     unsigned int ip, sp, newflags, newip, newcs, opcode, intno;
 262     int data32, pref_done;
 263
 264     csp = (uint8_t *)(env->segs[R_CS].selector << 4);
 265     ip = env->eip & 0xffff;
 266     pc = csp + ip;
 267
 268     ssp = (uint8_t *)(env->segs[R_SS].selector << 4);
 269     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 270
 271 #if defined(DEBUG_VM86)
 272     fprintf(logfile, "VM86 exception %04x:%08x %02x %02x\n",
 273             env->segs[R_CS].selector, env->eip, pc[0], pc[1]);
 274 #endif
 275
 276     data32 = 0;
 277     pref_done = 0;
 278     do {
 279         opcode = csp[ip];
 280         ADD16(ip, 1);
 281         switch (opcode) {
 282         case 0x66:      /* 32-bit data */     data32=1; break;
 283         case 0x67:      /* 32-bit address */  break;
 284         case 0x2e:      /* CS */              break;
 285         case 0x3e:      /* DS */              break;
 286         case 0x26:      /* ES */              break;
 287         case 0x36:      /* SS */              break;
 288         case 0x65:      /* GS */              break;
 289         case 0x64:      /* FS */              break;
 290         case 0xf2:      /* repnz */           break;
 291         case 0xf3:      /* rep */             break;
 292         default: pref_done = 1;
 293         }
 294     } while (!pref_done);
 295
 296     /* VM86 mode */
 297     switch(opcode) {
 298     case 0x9c: /* pushf */
 299         if (data32) {
 300             vm_putl(ssp, sp - 4, get_vflags(env));
 301             ADD16(env->regs[R_ESP], -4);
 302         } else {
 303             vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 304             ADD16(env->regs[R_ESP], -2);
 305         }
 306         env->eip = ip;
 307         VM86_FAULT_RETURN;
 308
 309     case 0x9d: /* popf */
 310         if (data32) {
 311             newflags = vm_getl(ssp, sp);
 312             ADD16(env->regs[R_ESP], 4);
 313         } else {
 314             newflags = vm_getw(ssp, sp);
 315             ADD16(env->regs[R_ESP], 2);
 316         }
 317         env->eip = ip;
 318         CHECK_IF_IN_TRAP();
 319         if (data32) {
 320             if (set_vflags_long(newflags, env))
 321                 return;
 322         } else {
 323             if (set_vflags_short(newflags, env))
 324                 return;
 325         }
 326         VM86_FAULT_RETURN;
 327
 328     case 0xcd: /* int */
 329         intno = csp[ip];
 330         ADD16(ip, 1);
 331         env->eip = ip;
 332         if (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) {
 333             if ( (ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab[intno >> 3] >>
 334                   (intno &7)) & 1) {
 335                 return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx + (intno << 8));
 336                 return;
 337             }
 338         }
 339         do_int(env, intno);
 340         break;
 341
 342     case 0xcf: /* iret */
 343         if (data32) {
 344             newip = vm_getl(ssp, sp) & 0xffff;
 345             newcs = vm_getl(ssp, sp + 4) & 0xffff;
 346             newflags = vm_getl(ssp, sp + 8);
 347             ADD16(env->regs[R_ESP], 12);
 348         } else {
 349             newip = vm_getw(ssp, sp);
 350             newcs = vm_getw(ssp, sp + 2);
 351             newflags = vm_getw(ssp, sp + 4);
 352             ADD16(env->regs[R_ESP], 6);
 353         }
 354         env->eip = newip;
 355         cpu_x86_load_seg(env, R_CS, newcs);
 356         CHECK_IF_IN_TRAP();
 357         if (data32) {
 358             if (set_vflags_long(newflags, env))
 359                 return;
 360         } else {
 361             if (set_vflags_short(newflags, env))
 362                 return;
 363         }
 364         VM86_FAULT_RETURN;
 365
 366     case 0xfa: /* cli */
 367         env->eip = ip;
 368         clear_IF(env);
 369         VM86_FAULT_RETURN;
 370
 371     case 0xfb: /* sti */
 372         env->eip = ip;
 373         if (set_IF(env))
 374             return;
 375         VM86_FAULT_RETURN;
 376
 377     default:
 378         /* real VM86 GPF exception */
 379         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_UNKNOWN);
 380         break;
 381     }
 382 }
 383
 384 int do_vm86(CPUX86State *env, long subfunction, target_ulong vm86_addr)
 385 {
 386     TaskState *ts = env->opaque;
 387     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
 388     int ret;
 389
 390     switch (subfunction) {
 391     case TARGET_VM86_REQUEST_IRQ:
 392     case TARGET_VM86_FREE_IRQ:
 393     case TARGET_VM86_GET_IRQ_BITS:
 394     case TARGET_VM86_GET_AND_RESET_IRQ:
 395         gemu_log("qemu: unsupported vm86 subfunction (%ld)\n", subfunction);
 396         ret = -EINVAL;
 397         goto out;
 398     case TARGET_VM86_PLUS_INSTALL_CHECK:
 399         /* NOTE: on old vm86 stuff this will return the error
 400            from verify_area(), because the subfunction is
 401            interpreted as (invalid) address to vm86_struct.
 402            So the installation check works.
 403             */
 404         ret = 0;
 405         goto out;
 406     }
 407
 408     /* save current CPU regs */
 409     ts->vm86_saved_regs.eax = 0; /* default vm86 syscall return code */
 410     ts->vm86_saved_regs.ebx = env->regs[R_EBX];
 411     ts->vm86_saved_regs.ecx = env->regs[R_ECX];
 412     ts->vm86_saved_regs.edx = env->regs[R_EDX];
 413     ts->vm86_saved_regs.esi = env->regs[R_ESI];
 414     ts->vm86_saved_regs.edi = env->regs[R_EDI];
 415     ts->vm86_saved_regs.ebp = env->regs[R_EBP];
 416     ts->vm86_saved_regs.esp = env->regs[R_ESP];
 417     ts->vm86_saved_regs.eflags = env->eflags;
 418     ts->vm86_saved_regs.eip  = env->eip;
 419     ts->vm86_saved_regs.cs = env->segs[R_CS].selector;
 420     ts->vm86_saved_regs.ss = env->segs[R_SS].selector;
 421     ts->vm86_saved_regs.ds = env->segs[R_DS].selector;
 422     ts->vm86_saved_regs.es = env->segs[R_ES].selector;
 423     ts->vm86_saved_regs.fs = env->segs[R_FS].selector;
 424     ts->vm86_saved_regs.gs = env->segs[R_GS].selector;
 425
 426     ts->target_v86 = vm86_addr;
 427     lock_user_struct(target_v86, vm86_addr, 1);
 428     /* build vm86 CPU state */
 429     ts->v86flags = tswap32(target_v86->regs.eflags);
 430     env->eflags = (env->eflags & ~SAFE_MASK) |
 431         (tswap32(target_v86->regs.eflags) & SAFE_MASK) | VM_MASK;
 432
 433     ts->vm86plus.cpu_type = tswapl(target_v86->cpu_type);
 434     switch (ts->vm86plus.cpu_type) {
 435     case TARGET_CPU_286:
 436         ts->v86mask = 0;
 437         break;
 438     case TARGET_CPU_386:
 439         ts->v86mask = NT_MASK | IOPL_MASK;
 440         break;
 441     case TARGET_CPU_486:
 442         ts->v86mask = AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 443         break;
 444     default:
 445         ts->v86mask = ID_MASK | AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 446         break;
 447     }
 448
 449     env->regs[R_EBX] = tswap32(target_v86->regs.ebx);
 450     env->regs[R_ECX] = tswap32(target_v86->regs.ecx);
 451     env->regs[R_EDX] = tswap32(target_v86->regs.edx);
 452     env->regs[R_ESI] = tswap32(target_v86->regs.esi);
 453     env->regs[R_EDI] = tswap32(target_v86->regs.edi);
 454     env->regs[R_EBP] = tswap32(target_v86->regs.ebp);
 455     env->regs[R_ESP] = tswap32(target_v86->regs.esp);
 456     env->eip = tswap32(target_v86->regs.eip);
 457     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, tswap16(target_v86->regs.cs));
 458     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, tswap16(target_v86->regs.ss));
 459     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, tswap16(target_v86->regs.ds));
 460     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, tswap16(target_v86->regs.es));
 461     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, tswap16(target_v86->regs.fs));
 462     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, tswap16(target_v86->regs.gs));
 463     ret = tswap32(target_v86->regs.eax); /* eax will be restored at
 464                                             the end of the syscall */
 465     memcpy(&ts->vm86plus.int_revectored,
 466            &target_v86->int_revectored, 32);
 467     memcpy(&ts->vm86plus.int21_revectored,
 468            &target_v86->int21_revectored, 32);
 469     ts->vm86plus.vm86plus.flags = tswapl(target_v86->vm86plus.flags);
 470     memcpy(&ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab,
 471            target_v86->vm86plus.vm86dbg_intxxtab, 32);
 472     unlock_user_struct(target_v86, vm86_addr, 0);
 473
 474 #ifdef DEBUG_VM86
 475     fprintf(logfile, "do_vm86: cs:ip=%04x:%04x\n",
 476             env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 477 #endif
 478     /* now the virtual CPU is ready for vm86 execution ! */
 479  out:
 480     return ret;
 481 }
 482