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
   9  *  (at your option) any later version.
  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
  14  *  GNU General Public License for more details.
  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., 51 Franklin Street - Fifth Floor, Boston,
  19  *  MA 02110-1301, USA.
  20  */
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <stdarg.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <errno.h>
  26 #include <unistd.h>
  27
  28 #include "qemu.h"
  29
  30 //#define DEBUG_VM86
  31
  32 #ifdef DEBUG_VM86
  33 #  define LOG_VM86(...) qemu_log(__VA_ARGS__);
  34 #else
  35 #  define LOG_VM86(...) do { } while (0)
  36 #endif
  37
  38
  39 #define set_flags(X,new,mask) \
  40 ((X) = ((X) & ~(mask)) | ((new) & (mask)))
  41
  42 #define SAFE_MASK       (0xDD5)
  43 #define RETURN_MASK     (0xDFF)
  44
  45 static inline int is_revectored(int nr, struct target_revectored_struct *bitmap)
  46 {
  47     return (((uint8_t *)bitmap)[nr >> 3] >> (nr & 7)) & 1;
  48 }
  49
  50 static inline void vm_putw(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  51 {
  52     stw(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  53 }
  54
  55 static inline void vm_putl(uint32_t segptr, unsigned int reg16, unsigned int val)
  56 {
  57     stl(segptr + (reg16 & 0xffff), val);
  58 }
  59
  60 static inline unsigned int vm_getb(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  61 {
  62     return ldub(segptr + (reg16 & 0xffff));
  63 }
  64
  65 static inline unsigned int vm_getw(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  66 {
  67     return lduw(segptr + (reg16 & 0xffff));
  68 }
  69
  70 static inline unsigned int vm_getl(uint32_t segptr, unsigned int reg16)
  71 {
  72     return ldl(segptr + (reg16 & 0xffff));
  73 }
  74
  75 void save_v86_state(CPUX86State *env)
  76 {
  77     TaskState *ts = env->opaque;
  78     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
  79
  80     if (!lock_user_struct(VERIFY_WRITE, target_v86, ts->target_v86, 0))
  81         /* FIXME - should return an error */
  82         return;
  83     /* put the VM86 registers in the userspace register structure */
  84     target_v86->regs.eax = tswap32(env->regs[R_EAX]);
  85     target_v86->regs.ebx = tswap32(env->regs[R_EBX]);
  86     target_v86->regs.ecx = tswap32(env->regs[R_ECX]);
  87     target_v86->regs.edx = tswap32(env->regs[R_EDX]);
  88     target_v86->regs.esi = tswap32(env->regs[R_ESI]);
  89     target_v86->regs.edi = tswap32(env->regs[R_EDI]);
  90     target_v86->regs.ebp = tswap32(env->regs[R_EBP]);
  91     target_v86->regs.esp = tswap32(env->regs[R_ESP]);
  92     target_v86->regs.eip = tswap32(env->eip);
  93     target_v86->regs.cs = tswap16(env->segs[R_CS].selector);
  94     target_v86->regs.ss = tswap16(env->segs[R_SS].selector);
  95     target_v86->regs.ds = tswap16(env->segs[R_DS].selector);
  96     target_v86->regs.es = tswap16(env->segs[R_ES].selector);
  97     target_v86->regs.fs = tswap16(env->segs[R_FS].selector);
  98     target_v86->regs.gs = tswap16(env->segs[R_GS].selector);
  99     set_flags(env->eflags, ts->v86flags, VIF_MASK | ts->v86mask);
 100     target_v86->regs.eflags = tswap32(env->eflags);
 101     unlock_user_struct(target_v86, ts->target_v86, 1);
 102     LOG_VM86("save_v86_state: eflags=%08x cs:ip=%04x:%04x\n",
 103              env->eflags, env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 104
 105     /* restore 32 bit registers */
 106     env->regs[R_EAX] = ts->vm86_saved_regs.eax;
 107     env->regs[R_EBX] = ts->vm86_saved_regs.ebx;
 108     env->regs[R_ECX] = ts->vm86_saved_regs.ecx;
 109     env->regs[R_EDX] = ts->vm86_saved_regs.edx;
 110     env->regs[R_ESI] = ts->vm86_saved_regs.esi;
 111     env->regs[R_EDI] = ts->vm86_saved_regs.edi;
 112     env->regs[R_EBP] = ts->vm86_saved_regs.ebp;
 113     env->regs[R_ESP] = ts->vm86_saved_regs.esp;
 114     env->eflags = ts->vm86_saved_regs.eflags;
 115     env->eip = ts->vm86_saved_regs.eip;
 116
 117     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, ts->vm86_saved_regs.cs);
 118     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, ts->vm86_saved_regs.ss);
 119     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, ts->vm86_saved_regs.ds);
 120     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, ts->vm86_saved_regs.es);
 121     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, ts->vm86_saved_regs.fs);
 122     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, ts->vm86_saved_regs.gs);
 123 }
 124
 125 /* return from vm86 mode to 32 bit. The vm86() syscall will return
 126    'retval' */
 127 static inline void return_to_32bit(CPUX86State *env, int retval)
 128 {
 129     LOG_VM86("return_to_32bit: ret=0x%x\n", retval);
 130     save_v86_state(env);
 131     env->regs[R_EAX] = retval;
 132 }
 133
 134 static inline int set_IF(CPUX86State *env)
 135 {
 136     TaskState *ts = env->opaque;
 137
 138     ts->v86flags |= VIF_MASK;
 139     if (ts->v86flags & VIP_MASK) {
 140         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_STI);
 141         return 1;
 142     }
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static inline void clear_IF(CPUX86State *env)
 147 {
 148     TaskState *ts = env->opaque;
 149
 150     ts->v86flags &= ~VIF_MASK;
 151 }
 152
 153 static inline void clear_TF(CPUX86State *env)
 154 {
 155     env->eflags &= ~TF_MASK;
 156 }
 157
 158 static inline void clear_AC(CPUX86State *env)
 159 {
 160     env->eflags &= ~AC_MASK;
 161 }
 162
 163 static inline int set_vflags_long(unsigned long eflags, CPUX86State *env)
 164 {
 165     TaskState *ts = env->opaque;
 166
 167     set_flags(ts->v86flags, eflags, ts->v86mask);
 168     set_flags(env->eflags, eflags, SAFE_MASK);
 169     if (eflags & IF_MASK)
 170         return set_IF(env);
 171     else
 172         clear_IF(env);
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static inline int set_vflags_short(unsigned short flags, CPUX86State *env)
 177 {
 178     TaskState *ts = env->opaque;
 179
 180     set_flags(ts->v86flags, flags, ts->v86mask & 0xffff);
 181     set_flags(env->eflags, flags, SAFE_MASK);
 182     if (flags & IF_MASK)
 183         return set_IF(env);
 184     else
 185         clear_IF(env);
 186     return 0;
 187 }
 188
 189 static inline unsigned int get_vflags(CPUX86State *env)
 190 {
 191     TaskState *ts = env->opaque;
 192     unsigned int flags;
 193
 194     flags = env->eflags & RETURN_MASK;
 195     if (ts->v86flags & VIF_MASK)
 196         flags |= IF_MASK;
 197     flags |= IOPL_MASK;
 198     return flags | (ts->v86flags & ts->v86mask);
 199 }
 200
 201 #define ADD16(reg, val) reg = (reg & ~0xffff) | ((reg + (val)) & 0xffff)
 202
 203 /* handle VM86 interrupt (NOTE: the CPU core currently does not
 204    support TSS interrupt revectoring, so this code is always executed) */
 205 static void do_int(CPUX86State *env, int intno)
 206 {
 207     TaskState *ts = env->opaque;
 208     uint32_t int_addr, segoffs, ssp;
 209     unsigned int sp;
 210
 211     if (env->segs[R_CS].selector == TARGET_BIOSSEG)
 212         goto cannot_handle;
 213     if (is_revectored(intno, &ts->vm86plus.int_revectored))
 214         goto cannot_handle;
 215     if (intno == 0x21 && is_revectored((env->regs[R_EAX] >> 8) & 0xff,
 216                                        &ts->vm86plus.int21_revectored))
 217         goto cannot_handle;
 218     int_addr = (intno << 2);
 219     segoffs = ldl(int_addr);
 220     if ((segoffs >> 16) == TARGET_BIOSSEG)
 221         goto cannot_handle;
 222     LOG_VM86("VM86: emulating int 0x%x. CS:IP=%04x:%04x\n",
 223              intno, segoffs >> 16, segoffs & 0xffff);
 224     /* save old state */
 225     ssp = env->segs[R_SS].selector << 4;
 226     sp = env->regs[R_ESP] & 0xffff;
 227     vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 228     vm_putw(ssp, sp - 4, env->segs[R_CS].selector);
 229     vm_putw(ssp, sp - 6, env->eip);
 230     ADD16(env->regs[R_ESP], -6);
 231     /* goto interrupt handler */
 232     env->eip = segoffs & 0xffff;
 233     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, segoffs >> 16);
 234     clear_TF(env);
 235     clear_IF(env);
 236     clear_AC(env);
 237     return;
 238  cannot_handle:
 239     LOG_VM86("VM86: return to 32 bits int 0x%x\n", intno);
 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     LOG_VM86("VM86 exception %04x:%08x\n",
 277              env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 278
 279     data32 = 0;
 280     pref_done = 0;
 281     do {
 282         opcode = vm_getb(csp, ip);
 283         ADD16(ip, 1);
 284         switch (opcode) {
 285         case 0x66:      /* 32-bit data */     data32=1; break;
 286         case 0x67:      /* 32-bit address */  break;
 287         case 0x2e:      /* CS */              break;
 288         case 0x3e:      /* DS */              break;
 289         case 0x26:      /* ES */              break;
 290         case 0x36:      /* SS */              break;
 291         case 0x65:      /* GS */              break;
 292         case 0x64:      /* FS */              break;
 293         case 0xf2:      /* repnz */           break;
 294         case 0xf3:      /* rep */             break;
 295         default: pref_done = 1;
 296         }
 297     } while (!pref_done);
 298
 299     /* VM86 mode */
 300     switch(opcode) {
 301     case 0x9c: /* pushf */
 302         if (data32) {
 303             vm_putl(ssp, sp - 4, get_vflags(env));
 304             ADD16(env->regs[R_ESP], -4);
 305         } else {
 306             vm_putw(ssp, sp - 2, get_vflags(env));
 307             ADD16(env->regs[R_ESP], -2);
 308         }
 309         env->eip = ip;
 310         VM86_FAULT_RETURN;
 311
 312     case 0x9d: /* popf */
 313         if (data32) {
 314             newflags = vm_getl(ssp, sp);
 315             ADD16(env->regs[R_ESP], 4);
 316         } else {
 317             newflags = vm_getw(ssp, sp);
 318             ADD16(env->regs[R_ESP], 2);
 319         }
 320         env->eip = ip;
 321         CHECK_IF_IN_TRAP();
 322         if (data32) {
 323             if (set_vflags_long(newflags, env))
 324                 return;
 325         } else {
 326             if (set_vflags_short(newflags, env))
 327                 return;
 328         }
 329         VM86_FAULT_RETURN;
 330
 331     case 0xcd: /* int */
 332         intno = vm_getb(csp, ip);
 333         ADD16(ip, 1);
 334         env->eip = ip;
 335         if (ts->vm86plus.vm86plus.flags & TARGET_vm86dbg_active) {
 336             if ( (ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab[intno >> 3] >>
 337                   (intno &7)) & 1) {
 338                 return_to_32bit(env, TARGET_VM86_INTx + (intno << 8));
 339                 return;
 340             }
 341         }
 342         do_int(env, intno);
 343         break;
 344
 345     case 0xcf: /* iret */
 346         if (data32) {
 347             newip = vm_getl(ssp, sp) & 0xffff;
 348             newcs = vm_getl(ssp, sp + 4) & 0xffff;
 349             newflags = vm_getl(ssp, sp + 8);
 350             ADD16(env->regs[R_ESP], 12);
 351         } else {
 352             newip = vm_getw(ssp, sp);
 353             newcs = vm_getw(ssp, sp + 2);
 354             newflags = vm_getw(ssp, sp + 4);
 355             ADD16(env->regs[R_ESP], 6);
 356         }
 357         env->eip = newip;
 358         cpu_x86_load_seg(env, R_CS, newcs);
 359         CHECK_IF_IN_TRAP();
 360         if (data32) {
 361             if (set_vflags_long(newflags, env))
 362                 return;
 363         } else {
 364             if (set_vflags_short(newflags, env))
 365                 return;
 366         }
 367         VM86_FAULT_RETURN;
 368
 369     case 0xfa: /* cli */
 370         env->eip = ip;
 371         clear_IF(env);
 372         VM86_FAULT_RETURN;
 373
 374     case 0xfb: /* sti */
 375         env->eip = ip;
 376         if (set_IF(env))
 377             return;
 378         VM86_FAULT_RETURN;
 379
 380     default:
 381         /* real VM86 GPF exception */
 382         return_to_32bit(env, TARGET_VM86_UNKNOWN);
 383         break;
 384     }
 385 }
 386
 387 int do_vm86(CPUX86State *env, long subfunction, abi_ulong vm86_addr)
 388 {
 389     TaskState *ts = env->opaque;
 390     struct target_vm86plus_struct * target_v86;
 391     int ret;
 392
 393     switch (subfunction) {
 394     case TARGET_VM86_REQUEST_IRQ:
 395     case TARGET_VM86_FREE_IRQ:
 396     case TARGET_VM86_GET_IRQ_BITS:
 397     case TARGET_VM86_GET_AND_RESET_IRQ:
 398         gemu_log("qemu: unsupported vm86 subfunction (%ld)\n", subfunction);
 399         ret = -TARGET_EINVAL;
 400         goto out;
 401     case TARGET_VM86_PLUS_INSTALL_CHECK:
 402         /* NOTE: on old vm86 stuff this will return the error
 403            from verify_area(), because the subfunction is
 404            interpreted as (invalid) address to vm86_struct.
 405            So the installation check works.
 406             */
 407         ret = 0;
 408         goto out;
 409     }
 410
 411     /* save current CPU regs */
 412     ts->vm86_saved_regs.eax = 0; /* default vm86 syscall return code */
 413     ts->vm86_saved_regs.ebx = env->regs[R_EBX];
 414     ts->vm86_saved_regs.ecx = env->regs[R_ECX];
 415     ts->vm86_saved_regs.edx = env->regs[R_EDX];
 416     ts->vm86_saved_regs.esi = env->regs[R_ESI];
 417     ts->vm86_saved_regs.edi = env->regs[R_EDI];
 418     ts->vm86_saved_regs.ebp = env->regs[R_EBP];
 419     ts->vm86_saved_regs.esp = env->regs[R_ESP];
 420     ts->vm86_saved_regs.eflags = env->eflags;
 421     ts->vm86_saved_regs.eip  = env->eip;
 422     ts->vm86_saved_regs.cs = env->segs[R_CS].selector;
 423     ts->vm86_saved_regs.ss = env->segs[R_SS].selector;
 424     ts->vm86_saved_regs.ds = env->segs[R_DS].selector;
 425     ts->vm86_saved_regs.es = env->segs[R_ES].selector;
 426     ts->vm86_saved_regs.fs = env->segs[R_FS].selector;
 427     ts->vm86_saved_regs.gs = env->segs[R_GS].selector;
 428
 429     ts->target_v86 = vm86_addr;
 430     if (!lock_user_struct(VERIFY_READ, target_v86, vm86_addr, 1))
 431         return -TARGET_EFAULT;
 432     /* build vm86 CPU state */
 433     ts->v86flags = tswap32(target_v86->regs.eflags);
 434     env->eflags = (env->eflags & ~SAFE_MASK) |
 435         (tswap32(target_v86->regs.eflags) & SAFE_MASK) | VM_MASK;
 436
 437     ts->vm86plus.cpu_type = tswapl(target_v86->cpu_type);
 438     switch (ts->vm86plus.cpu_type) {
 439     case TARGET_CPU_286:
 440         ts->v86mask = 0;
 441         break;
 442     case TARGET_CPU_386:
 443         ts->v86mask = NT_MASK | IOPL_MASK;
 444         break;
 445     case TARGET_CPU_486:
 446         ts->v86mask = AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 447         break;
 448     default:
 449         ts->v86mask = ID_MASK | AC_MASK | NT_MASK | IOPL_MASK;
 450         break;
 451     }
 452
 453     env->regs[R_EBX] = tswap32(target_v86->regs.ebx);
 454     env->regs[R_ECX] = tswap32(target_v86->regs.ecx);
 455     env->regs[R_EDX] = tswap32(target_v86->regs.edx);
 456     env->regs[R_ESI] = tswap32(target_v86->regs.esi);
 457     env->regs[R_EDI] = tswap32(target_v86->regs.edi);
 458     env->regs[R_EBP] = tswap32(target_v86->regs.ebp);
 459     env->regs[R_ESP] = tswap32(target_v86->regs.esp);
 460     env->eip = tswap32(target_v86->regs.eip);
 461     cpu_x86_load_seg(env, R_CS, tswap16(target_v86->regs.cs));
 462     cpu_x86_load_seg(env, R_SS, tswap16(target_v86->regs.ss));
 463     cpu_x86_load_seg(env, R_DS, tswap16(target_v86->regs.ds));
 464     cpu_x86_load_seg(env, R_ES, tswap16(target_v86->regs.es));
 465     cpu_x86_load_seg(env, R_FS, tswap16(target_v86->regs.fs));
 466     cpu_x86_load_seg(env, R_GS, tswap16(target_v86->regs.gs));
 467     ret = tswap32(target_v86->regs.eax); /* eax will be restored at
 468                                             the end of the syscall */
 469     memcpy(&ts->vm86plus.int_revectored,
 470            &target_v86->int_revectored, 32);
 471     memcpy(&ts->vm86plus.int21_revectored,
 472            &target_v86->int21_revectored, 32);
 473     ts->vm86plus.vm86plus.flags = tswapl(target_v86->vm86plus.flags);
 474     memcpy(&ts->vm86plus.vm86plus.vm86dbg_intxxtab,
 475            target_v86->vm86plus.vm86dbg_intxxtab, 32);
 476     unlock_user_struct(target_v86, vm86_addr, 0);
 477
 478     LOG_VM86("do_vm86: cs:ip=%04x:%04x\n",
 479              env->segs[R_CS].selector, env->eip);
 480     /* now the virtual CPU is ready for vm86 execution ! */
 481  out:
 482     return ret;
 483 }