Integrate Alpha target in Qemu core.
[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 #ifndef glue
25 #define xglue(x, y) x ## y
26 #define glue(x, y) xglue(x, y)
27 #define stringify(s)    tostring(s)
28 #define tostring(s)     #s
29 #endif
30
31 #if __GNUC__ < 3
32 #define __builtin_expect(x, n) (x)
33 #endif
34
35 #ifdef __i386__
36 #define REGPARM(n) __attribute((regparm(n)))
37 #else
38 #define REGPARM(n)
39 #endif
40
41 /* is_jmp field values */
42 #define DISAS_NEXT    0 /* next instruction can be analyzed */
43 #define DISAS_JUMP    1 /* only pc was modified dynamically */
44 #define DISAS_UPDATE  2 /* cpu state was modified dynamically */
45 #define DISAS_TB_JUMP 3 /* only pc was modified statically */
46
47 struct TranslationBlock;
48
49 /* XXX: make safe guess about sizes */
50 #define MAX_OP_PER_INSTR 32
51 #define OPC_BUF_SIZE 512
52 #define OPC_MAX_SIZE (OPC_BUF_SIZE - MAX_OP_PER_INSTR)
53
54 #define OPPARAM_BUF_SIZE (OPC_BUF_SIZE * 3)
55
56 extern uint16_t gen_opc_buf[OPC_BUF_SIZE];
57 extern uint32_t gen_opparam_buf[OPPARAM_BUF_SIZE];
58 extern long gen_labels[OPC_BUF_SIZE];
59 extern int nb_gen_labels;
60 extern target_ulong gen_opc_pc[OPC_BUF_SIZE];
61 extern target_ulong gen_opc_npc[OPC_BUF_SIZE];
62 extern uint8_t gen_opc_cc_op[OPC_BUF_SIZE];
63 extern uint8_t gen_opc_instr_start[OPC_BUF_SIZE];
64 extern target_ulong gen_opc_jump_pc[2];
65 extern uint32_t gen_opc_hflags[OPC_BUF_SIZE];
66
67 typedef void (GenOpFunc)(void);
68 typedef void (GenOpFunc1)(long);
69 typedef void (GenOpFunc2)(long, long);
70 typedef void (GenOpFunc3)(long, long, long);
71                     
72 #if defined(TARGET_I386)
73
74 void optimize_flags_init(void);
75
76 #endif
77
78 extern FILE *logfile;
79 extern int loglevel;
80
81 int gen_intermediate_code(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb);
82 int gen_intermediate_code_pc(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb);
83 void dump_ops(const uint16_t *opc_buf, const uint32_t *opparam_buf);
84 int cpu_gen_code(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb,
85                  int max_code_size, int *gen_code_size_ptr);
86 int cpu_restore_state(struct TranslationBlock *tb, 
87                       CPUState *env, unsigned long searched_pc,
88                       void *puc);
89 int cpu_gen_code_copy(CPUState *env, struct TranslationBlock *tb,
90                       int max_code_size, int *gen_code_size_ptr);
91 int cpu_restore_state_copy(struct TranslationBlock *tb, 
92                            CPUState *env, unsigned long searched_pc,
93                            void *puc);
94 void cpu_resume_from_signal(CPUState *env1, void *puc);
95 void cpu_exec_init(CPUState *env);
96 int page_unprotect(target_ulong address, unsigned long pc, void *puc);
97 void tb_invalidate_phys_page_range(target_ulong start, target_ulong end, 
98                                    int is_cpu_write_access);
99 void tb_invalidate_page_range(target_ulong start, target_ulong end);
100 void tlb_flush_page(CPUState *env, target_ulong addr);
101 void tlb_flush(CPUState *env, int flush_global);
102 int tlb_set_page_exec(CPUState *env, target_ulong vaddr, 
103                       target_phys_addr_t paddr, int prot, 
104                       int is_user, int is_softmmu);
105 static inline int tlb_set_page(CPUState *env, target_ulong vaddr, 
106                                target_phys_addr_t paddr, int prot, 
107                                int is_user, int is_softmmu)
108 {
109     if (prot & PAGE_READ)
110         prot |= PAGE_EXEC;
111     return tlb_set_page_exec(env, vaddr, paddr, prot, is_user, is_softmmu);
112 }
113
114 #define CODE_GEN_MAX_SIZE        65536
115 #define CODE_GEN_ALIGN           16 /* must be >= of the size of a icache line */
116
117 #define CODE_GEN_PHYS_HASH_BITS     15
118 #define CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE     (1 << CODE_GEN_PHYS_HASH_BITS)
119
120 /* maximum total translate dcode allocated */
121
122 /* NOTE: the translated code area cannot be too big because on some
123    archs the range of "fast" function calls is limited. Here is a
124    summary of the ranges:
125
126    i386  : signed 32 bits
127    arm   : signed 26 bits
128    ppc   : signed 24 bits
129    sparc : signed 32 bits
130    alpha : signed 23 bits
131 */
132
133 #if defined(__alpha__)
134 #define CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (2 * 1024 * 1024)
135 #elif defined(__ia64)
136 #define CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (4 * 1024 * 1024)      /* range of addl */
137 #elif defined(__powerpc__)
138 #define CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (6 * 1024 * 1024)
139 #else
140 #define CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (16 * 1024 * 1024)
141 #endif
142
143 //#define CODE_GEN_BUFFER_SIZE     (128 * 1024)
144
145 /* estimated block size for TB allocation */
146 /* XXX: use a per code average code fragment size and modulate it
147    according to the host CPU */
148 #if defined(CONFIG_SOFTMMU)
149 #define CODE_GEN_AVG_BLOCK_SIZE 128
150 #else
151 #define CODE_GEN_AVG_BLOCK_SIZE 64
152 #endif
153
154 #define CODE_GEN_MAX_BLOCKS    (CODE_GEN_BUFFER_SIZE / CODE_GEN_AVG_BLOCK_SIZE)
155
156 #if defined(__powerpc__) 
157 #define USE_DIRECT_JUMP
158 #endif
159 #if defined(__i386__) && !defined(_WIN32)
160 #define USE_DIRECT_JUMP
161 #endif
162
163 typedef struct TranslationBlock {
164     target_ulong pc;   /* simulated PC corresponding to this block (EIP + CS base) */
165     target_ulong cs_base; /* CS base for this block */
166     unsigned int flags; /* flags defining in which context the code was generated */
167     uint16_t size;      /* size of target code for this block (1 <=
168                            size <= TARGET_PAGE_SIZE) */
169     uint16_t cflags;    /* compile flags */
170 #define CF_CODE_COPY   0x0001 /* block was generated in code copy mode */
171 #define CF_TB_FP_USED  0x0002 /* fp ops are used in the TB */
172 #define CF_FP_USED     0x0004 /* fp ops are used in the TB or in a chained TB */
173 #define CF_SINGLE_INSN 0x0008 /* compile only a single instruction */
174
175     uint8_t *tc_ptr;    /* pointer to the translated code */
176     /* next matching tb for physical address. */
177     struct TranslationBlock *phys_hash_next; 
178     /* first and second physical page containing code. The lower bit
179        of the pointer tells the index in page_next[] */
180     struct TranslationBlock *page_next[2]; 
181     target_ulong page_addr[2]; 
182
183     /* the following data are used to directly call another TB from
184        the code of this one. */
185     uint16_t tb_next_offset[2]; /* offset of original jump target */
186 #ifdef USE_DIRECT_JUMP
187     uint16_t tb_jmp_offset[4]; /* offset of jump instruction */
188 #else
189     uint32_t tb_next[2]; /* address of jump generated code */
190 #endif
191     /* list of TBs jumping to this one. This is a circular list using
192        the two least significant bits of the pointers to tell what is
193        the next pointer: 0 = jmp_next[0], 1 = jmp_next[1], 2 =
194        jmp_first */
195     struct TranslationBlock *jmp_next[2]; 
196     struct TranslationBlock *jmp_first;
197 } TranslationBlock;
198
199 static inline unsigned int tb_jmp_cache_hash_page(target_ulong pc)
200 {
201     target_ulong tmp;
202     tmp = pc ^ (pc >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS));
203     return (tmp >> TB_JMP_PAGE_BITS) & TB_JMP_PAGE_MASK;
204 }
205
206 static inline unsigned int tb_jmp_cache_hash_func(target_ulong pc)
207 {
208     target_ulong tmp;
209     tmp = pc ^ (pc >> (TARGET_PAGE_BITS - TB_JMP_PAGE_BITS));
210     return (((tmp >> TB_JMP_PAGE_BITS) & TB_JMP_PAGE_MASK) |
211             (tmp & TB_JMP_ADDR_MASK));
212 }
213
214 static inline unsigned int tb_phys_hash_func(unsigned long pc)
215 {
216     return pc & (CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE - 1);
217 }
218
219 TranslationBlock *tb_alloc(target_ulong pc);
220 void tb_flush(CPUState *env);
221 void tb_link_phys(TranslationBlock *tb, 
222                   target_ulong phys_pc, target_ulong phys_page2);
223
224 extern TranslationBlock *tb_phys_hash[CODE_GEN_PHYS_HASH_SIZE];
225
226 extern uint8_t code_gen_buffer[CODE_GEN_BUFFER_SIZE];
227 extern uint8_t *code_gen_ptr;
228
229 #if defined(USE_DIRECT_JUMP)
230
231 #if defined(__powerpc__)
232 static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long addr)
233 {
234     uint32_t val, *ptr;
235
236     /* patch the branch destination */
237     ptr = (uint32_t *)jmp_addr;
238     val = *ptr;
239     val = (val & ~0x03fffffc) | ((addr - jmp_addr) & 0x03fffffc);
240     *ptr = val;
241     /* flush icache */
242     asm volatile ("dcbst 0,%0" : : "r"(ptr) : "memory");
243     asm volatile ("sync" : : : "memory");
244     asm volatile ("icbi 0,%0" : : "r"(ptr) : "memory");
245     asm volatile ("sync" : : : "memory");
246     asm volatile ("isync" : : : "memory");
247 }
248 #elif defined(__i386__)
249 static inline void tb_set_jmp_target1(unsigned long jmp_addr, unsigned long addr)
250 {
251     /* patch the branch destination */
252     *(uint32_t *)jmp_addr = addr - (jmp_addr + 4);
253     /* no need to flush icache explicitely */
254 }
255 #endif
256
257 static inline void tb_set_jmp_target(TranslationBlock *tb, 
258                                      int n, unsigned long addr)
259 {
260     unsigned long offset;
261
262     offset = tb->tb_jmp_offset[n];
263     tb_set_jmp_target1((unsigned long)(tb->tc_ptr + offset), addr);
264     offset = tb->tb_jmp_offset[n + 2];
265     if (offset != 0xffff)
266         tb_set_jmp_target1((unsigned long)(tb->tc_ptr + offset), addr);
267 }
268
269 #else
270
271 /* set the jump target */
272 static inline void tb_set_jmp_target(TranslationBlock *tb, 
273                                      int n, unsigned long addr)
274 {
275     tb->tb_next[n] = addr;
276 }
277
278 #endif
279
280 static inline void tb_add_jump(TranslationBlock *tb, int n, 
281                                TranslationBlock *tb_next)
282 {
283     /* NOTE: this test is only needed for thread safety */
284     if (!tb->jmp_next[n]) {
285         /* patch the native jump address */
286         tb_set_jmp_target(tb, n, (unsigned long)tb_next->tc_ptr);
287         
288         /* add in TB jmp circular list */
289         tb->jmp_next[n] = tb_next->jmp_first;
290         tb_next->jmp_first = (TranslationBlock *)((long)(tb) | (n));
291     }
292 }
293
294 TranslationBlock *tb_find_pc(unsigned long pc_ptr);
295
296 #ifndef offsetof
297 #define offsetof(type, field) ((size_t) &((type *)0)->field)
298 #endif
299
300 #if defined(_WIN32)
301 #define ASM_DATA_SECTION ".section \".data\"\n"
302 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".section .text\n"
303 #elif defined(__APPLE__)
304 #define ASM_DATA_SECTION ".data\n"
305 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".text\n"
306 #else
307 #define ASM_DATA_SECTION ".section \".data\"\n"
308 #define ASM_PREVIOUS_SECTION ".previous\n"
309 #endif
310
311 #define ASM_OP_LABEL_NAME(n, opname) \
312     ASM_NAME(__op_label) #n "." ASM_NAME(opname)
313
314 #if defined(__powerpc__)
315
316 /* we patch the jump instruction directly */
317 #define GOTO_TB(opname, tbparam, n)\
318 do {\
319     asm volatile (ASM_DATA_SECTION\
320                   ASM_OP_LABEL_NAME(n, opname) ":\n"\
321                   ".long 1f\n"\
322                   ASM_PREVIOUS_SECTION \
323                   "b " ASM_NAME(__op_jmp) #n "\n"\
324                   "1:\n");\
325 } while (0)
326
327 #elif defined(__i386__) && defined(USE_DIRECT_JUMP)
328
329 /* we patch the jump instruction directly */
330 #define GOTO_TB(opname, tbparam, n)\
331 do {\
332     asm volatile (".section .data\n"\
333                   ASM_OP_LABEL_NAME(n, opname) ":\n"\
334                   ".long 1f\n"\
335                   ASM_PREVIOUS_SECTION \
336                   "jmp " ASM_NAME(__op_jmp) #n "\n"\
337                   "1:\n");\
338 } while (0)
339
340 #else
341
342 /* jump to next block operations (more portable code, does not need
343    cache flushing, but slower because of indirect jump) */
344 #define GOTO_TB(opname, tbparam, n)\
345 do {\
346     static void __attribute__((unused)) *dummy ## n = &&dummy_label ## n;\
347     static void __attribute__((unused)) *__op_label ## n \
348         __asm__(ASM_OP_LABEL_NAME(n, opname)) = &&label ## n;\
349     goto *(void *)(((TranslationBlock *)tbparam)->tb_next[n]);\
350 label ## n: ;\
351 dummy_label ## n: ;\
352 } while (0)
353
354 #endif
355
356 extern CPUWriteMemoryFunc *io_mem_write[IO_MEM_NB_ENTRIES][4];
357 extern CPUReadMemoryFunc *io_mem_read[IO_MEM_NB_ENTRIES][4];
358 extern void *io_mem_opaque[IO_MEM_NB_ENTRIES];
359
360 #ifdef __powerpc__
361 static inline int testandset (int *p)
362 {
363     int ret;
364     __asm__ __volatile__ (
365                           "0:    lwarx %0,0,%1\n"
366                           "      xor. %0,%3,%0\n"
367                           "      bne 1f\n"
368                           "      stwcx. %2,0,%1\n"
369                           "      bne- 0b\n"
370                           "1:    "
371                           : "=&r" (ret)
372                           : "r" (p), "r" (1), "r" (0)
373                           : "cr0", "memory");
374     return ret;
375 }
376 #endif
377
378 #ifdef __i386__
379 static inline int testandset (int *p)
380 {
381     long int readval = 0;
382     
383     __asm__ __volatile__ ("lock; cmpxchgl %2, %0"
384                           : "+m" (*p), "+a" (readval)
385                           : "r" (1)
386                           : "cc");
387     return readval;
388 }
389 #endif
390
391 #ifdef __x86_64__
392 static inline int testandset (int *p)
393 {
394     long int readval = 0;
395     
396     __asm__ __volatile__ ("lock; cmpxchgl %2, %0"
397                           : "+m" (*p), "+a" (readval)
398                           : "r" (1)
399                           : "cc");
400     return readval;
401 }
402 #endif
403
404 #ifdef __s390__
405 static inline int testandset (int *p)
406 {
407     int ret;
408
409     __asm__ __volatile__ ("0: cs    %0,%1,0(%2)\n"
410                           "   jl    0b"
411                           : "=&d" (ret)
412                           : "r" (1), "a" (p), "0" (*p) 
413                           : "cc", "memory" );
414     return ret;
415 }
416 #endif
417
418 #ifdef __alpha__
419 static inline int testandset (int *p)
420 {
421     int ret;
422     unsigned long one;
423
424     __asm__ __volatile__ ("0:   mov 1,%2\n"
425                           "     ldl_l %0,%1\n"
426                           "     stl_c %2,%1\n"
427                           "     beq %2,1f\n"
428                           ".subsection 2\n"
429                           "1:   br 0b\n"
430                           ".previous"
431                           : "=r" (ret), "=m" (*p), "=r" (one)
432                           : "m" (*p));
433     return ret;
434 }
435 #endif
436
437 #ifdef __sparc__
438 static inline int testandset (int *p)
439 {
440         int ret;
441
442         __asm__ __volatile__("ldstub    [%1], %0"
443                              : "=r" (ret)
444                              : "r" (p)
445                              : "memory");
446
447         return (ret ? 1 : 0);
448 }
449 #endif
450
451 #ifdef __arm__
452 static inline int testandset (int *spinlock)
453 {
454     register unsigned int ret;
455     __asm__ __volatile__("swp %0, %1, [%2]"
456                          : "=r"(ret)
457                          : "0"(1), "r"(spinlock));
458     
459     return ret;
460 }
461 #endif
462
463 #ifdef __mc68000
464 static inline int testandset (int *p)
465 {
466     char ret;
467     __asm__ __volatile__("tas %1; sne %0"
468                          : "=r" (ret)
469                          : "m" (p)
470                          : "cc","memory");
471     return ret;
472 }
473 #endif
474
475 #ifdef __ia64
476 #include <ia64intrin.h>
477
478 static inline int testandset (int *p)
479 {
480     return __sync_lock_test_and_set (p, 1);
481 }
482 #endif
483
484 typedef int spinlock_t;
485
486 #define SPIN_LOCK_UNLOCKED 0
487
488 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
489 static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
490 {
491     while (testandset(lock));
492 }
493
494 static inline void spin_unlock(spinlock_t *lock)
495 {
496     *lock = 0;
497 }
498
499 static inline int spin_trylock(spinlock_t *lock)
500 {
501     return !testandset(lock);
502 }
503 #else
504 static inline void spin_lock(spinlock_t *lock)
505 {
506 }
507
508 static inline void spin_unlock(spinlock_t *lock)
509 {
510 }
511
512 static inline int spin_trylock(spinlock_t *lock)
513 {
514     return 1;
515 }
516 #endif
517
518 extern spinlock_t tb_lock;
519
520 extern int tb_invalidated_flag;
521
522 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
523
524 void tlb_fill(target_ulong addr, int is_write, int is_user, 
525               void *retaddr);
526
527 #define ACCESS_TYPE 3
528 #define MEMSUFFIX _code
529 #define env cpu_single_env
530
531 #define DATA_SIZE 1
532 #include "softmmu_header.h"
533
534 #define DATA_SIZE 2
535 #include "softmmu_header.h"
536
537 #define DATA_SIZE 4
538 #include "softmmu_header.h"
539
540 #define DATA_SIZE 8
541 #include "softmmu_header.h"
542
543 #undef ACCESS_TYPE
544 #undef MEMSUFFIX
545 #undef env
546
547 #endif
548
549 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
550 static inline target_ulong get_phys_addr_code(CPUState *env, target_ulong addr)
551 {
552     return addr;
553 }
554 #else
555 /* NOTE: this function can trigger an exception */
556 /* NOTE2: the returned address is not exactly the physical address: it
557    is the offset relative to phys_ram_base */
558 static inline target_ulong get_phys_addr_code(CPUState *env, target_ulong addr)
559 {
560     int is_user, index, pd;
561
562     index = (addr >> TARGET_PAGE_BITS) & (CPU_TLB_SIZE - 1);
563 #if defined(TARGET_I386)
564     is_user = ((env->hflags & HF_CPL_MASK) == 3);
565 #elif defined (TARGET_PPC)
566     is_user = msr_pr;
567 #elif defined (TARGET_MIPS)
568     is_user = ((env->hflags & MIPS_HFLAG_MODE) == MIPS_HFLAG_UM);
569 #elif defined (TARGET_SPARC)
570     is_user = (env->psrs == 0);
571 #elif defined (TARGET_ARM)
572     is_user = ((env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_USR);
573 #elif defined (TARGET_SH4)
574     is_user = ((env->sr & SR_MD) == 0);
575 #elif defined (TARGET_ALPHA)
576     is_user = ((env->ps >> 3) & 3);
577 #else
578 #error unimplemented CPU
579 #endif
580     if (__builtin_expect(env->tlb_table[is_user][index].addr_code != 
581                          (addr & TARGET_PAGE_MASK), 0)) {
582         ldub_code(addr);
583     }
584     pd = env->tlb_table[is_user][index].addr_code & ~TARGET_PAGE_MASK;
585     if (pd > IO_MEM_ROM && !(pd & IO_MEM_ROMD)) {
586         cpu_abort(env, "Trying to execute code outside RAM or ROM at 0x" TARGET_FMT_lx "\n", addr);
587     }
588     return addr + env->tlb_table[is_user][index].addend - (unsigned long)phys_ram_base;
589 }
590 #endif
591
592 #ifdef USE_KQEMU
593 #define KQEMU_MODIFY_PAGE_MASK (0xff & ~(VGA_DIRTY_FLAG | CODE_DIRTY_FLAG))
594
595 int kqemu_init(CPUState *env);
596 int kqemu_cpu_exec(CPUState *env);
597 void kqemu_flush_page(CPUState *env, target_ulong addr);
598 void kqemu_flush(CPUState *env, int global);
599 void kqemu_set_notdirty(CPUState *env, ram_addr_t ram_addr);
600 void kqemu_modify_page(CPUState *env, ram_addr_t ram_addr);
601 void kqemu_cpu_interrupt(CPUState *env);
602 void kqemu_record_dump(void);
603
604 static inline int kqemu_is_ok(CPUState *env)
605 {
606     return(env->kqemu_enabled &&
607            (env->cr[0] & CR0_PE_MASK) && 
608            !(env->hflags & HF_INHIBIT_IRQ_MASK) &&
609            (env->eflags & IF_MASK) &&
610            !(env->eflags & VM_MASK) &&
611            (env->kqemu_enabled == 2 || 
612             ((env->hflags & HF_CPL_MASK) == 3 &&
613              (env->eflags & IOPL_MASK) != IOPL_MASK)));
614 }
615
616 #endif