Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/powerpc/kvm/emulate.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   9  * GNU General Public License for more details.
  10  *
  11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  12  * along with this program; if not, write to the Free Software
  13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  14  *
  15  * Copyright IBM Corp. 2007
  16  * Copyright 2011 Freescale Semiconductor, Inc.
  17  *
  18  * Authors: Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>
  19  */
  20
  21 #include <linux/jiffies.h>
  22 #include <linux/hrtimer.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/string.h>
  25 #include <linux/kvm_host.h>
  26 #include <linux/clockchips.h>
  27
  28 #include <asm/reg.h>
  29 #include <asm/time.h>
  30 #include <asm/byteorder.h>
  31 #include <asm/kvm_ppc.h>
  32 #include <asm/disassemble.h>
  33 #include "timing.h"
  34 #include "trace.h"
  35
  36 #define OP_TRAP 3
  37 #define OP_TRAP_64 2
  38
  39 #define OP_31_XOP_TRAP      4
  40 #define OP_31_XOP_LWZX      23
  41 #define OP_31_XOP_DCBST     54
  42 #define OP_31_XOP_TRAP_64   68
  43 #define OP_31_XOP_DCBF      86
  44 #define OP_31_XOP_LBZX      87
  45 #define OP_31_XOP_STWX      151
  46 #define OP_31_XOP_STBX      215
  47 #define OP_31_XOP_LBZUX     119
  48 #define OP_31_XOP_STBUX     247
  49 #define OP_31_XOP_LHZX      279
  50 #define OP_31_XOP_LHZUX     311
  51 #define OP_31_XOP_MFSPR     339
  52 #define OP_31_XOP_LHAX      343
  53 #define OP_31_XOP_STHX      407
  54 #define OP_31_XOP_STHUX     439
  55 #define OP_31_XOP_MTSPR     467
  56 #define OP_31_XOP_DCBI      470
  57 #define OP_31_XOP_LWBRX     534
  58 #define OP_31_XOP_TLBSYNC   566
  59 #define OP_31_XOP_STWBRX    662
  60 #define OP_31_XOP_LHBRX     790
  61 #define OP_31_XOP_STHBRX    918
  62
  63 #define OP_LWZ  32
  64 #define OP_LD   58
  65 #define OP_LWZU 33
  66 #define OP_LBZ  34
  67 #define OP_LBZU 35
  68 #define OP_STW  36
  69 #define OP_STWU 37
  70 #define OP_STD  62
  71 #define OP_STB  38
  72 #define OP_STBU 39
  73 #define OP_LHZ  40
  74 #define OP_LHZU 41
  75 #define OP_LHA  42
  76 #define OP_LHAU 43
  77 #define OP_STH  44
  78 #define OP_STHU 45
  79
  80 void kvmppc_emulate_dec(struct kvm_vcpu *vcpu)
  81 {
  82         unsigned long dec_nsec;
  83         unsigned long long dec_time;
  84
  85         pr_debug("mtDEC: %x\n", vcpu->arch.dec);
  86         hrtimer_try_to_cancel(&vcpu->arch.dec_timer);
  87
  88 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
  89         /* mtdec lowers the interrupt line when positive. */
  90         kvmppc_core_dequeue_dec(vcpu);
  91
  92         /* POWER4+ triggers a dec interrupt if the value is < 0 */
  93         if (vcpu->arch.dec & 0x80000000) {
  94                 kvmppc_core_queue_dec(vcpu);
  95                 return;
  96         }
  97 #endif
  98
  99 #ifdef CONFIG_BOOKE
 100         /* On BOOKE, DEC = 0 is as good as decrementer not enabled */
 101         if (vcpu->arch.dec == 0)
 102                 return;
 103 #endif
 104
 105         /*
 106          * The decrementer ticks at the same rate as the timebase, so
 107          * that's how we convert the guest DEC value to the number of
 108          * host ticks.
 109          */
 110
 111         dec_time = vcpu->arch.dec;
 112         /*
 113          * Guest timebase ticks at the same frequency as host decrementer.
 114          * So use the host decrementer calculations for decrementer emulation.
 115          */
 116         dec_time = dec_time << decrementer_clockevent.shift;
 117         do_div(dec_time, decrementer_clockevent.mult);
 118         dec_nsec = do_div(dec_time, NSEC_PER_SEC);
 119         hrtimer_start(&vcpu->arch.dec_timer,
 120                 ktime_set(dec_time, dec_nsec), HRTIMER_MODE_REL);
 121         vcpu->arch.dec_jiffies = get_tb();
 122 }
 123
 124 u32 kvmppc_get_dec(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 tb)
 125 {
 126         u64 jd = tb - vcpu->arch.dec_jiffies;
 127
 128 #ifdef CONFIG_BOOKE
 129         if (vcpu->arch.dec < jd)
 130                 return 0;
 131 #endif
 132
 133         return vcpu->arch.dec - jd;
 134 }
 135
 136 static int kvmppc_emulate_mtspr(struct kvm_vcpu *vcpu, int sprn, int rs)
 137 {
 138         enum emulation_result emulated = EMULATE_DONE;
 139         ulong spr_val = kvmppc_get_gpr(vcpu, rs);
 140
 141         switch (sprn) {
 142         case SPRN_SRR0:
 143                 vcpu->arch.shared->srr0 = spr_val;
 144                 break;
 145         case SPRN_SRR1:
 146                 vcpu->arch.shared->srr1 = spr_val;
 147                 break;
 148
 149         /* XXX We need to context-switch the timebase for
 150          * watchdog and FIT. */
 151         case SPRN_TBWL: break;
 152         case SPRN_TBWU: break;
 153
 154         case SPRN_DEC:
 155                 vcpu->arch.dec = spr_val;
 156                 kvmppc_emulate_dec(vcpu);
 157                 break;
 158
 159         case SPRN_SPRG0:
 160                 vcpu->arch.shared->sprg0 = spr_val;
 161                 break;
 162         case SPRN_SPRG1:
 163                 vcpu->arch.shared->sprg1 = spr_val;
 164                 break;
 165         case SPRN_SPRG2:
 166                 vcpu->arch.shared->sprg2 = spr_val;
 167                 break;
 168         case SPRN_SPRG3:
 169                 vcpu->arch.shared->sprg3 = spr_val;
 170                 break;
 171
 172         /* PIR can legally be written, but we ignore it */
 173         case SPRN_PIR: break;
 174
 175         default:
 176                 emulated = kvmppc_core_emulate_mtspr(vcpu, sprn,
 177                                                      spr_val);
 178                 if (emulated == EMULATE_FAIL)
 179                         printk(KERN_INFO "mtspr: unknown spr "
 180                                 "0x%x\n", sprn);
 181                 break;
 182         }
 183
 184         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_MTSPR_EXITS);
 185
 186         return emulated;
 187 }
 188
 189 static int kvmppc_emulate_mfspr(struct kvm_vcpu *vcpu, int sprn, int rt)
 190 {
 191         enum emulation_result emulated = EMULATE_DONE;
 192         ulong spr_val = 0;
 193
 194         switch (sprn) {
 195         case SPRN_SRR0:
 196                 spr_val = vcpu->arch.shared->srr0;
 197                 break;
 198         case SPRN_SRR1:
 199                 spr_val = vcpu->arch.shared->srr1;
 200                 break;
 201         case SPRN_PVR:
 202                 spr_val = vcpu->arch.pvr;
 203                 break;
 204         case SPRN_PIR:
 205                 spr_val = vcpu->vcpu_id;
 206                 break;
 207
 208         /* Note: mftb and TBRL/TBWL are user-accessible, so
 209          * the guest can always access the real TB anyways.
 210          * In fact, we probably will never see these traps. */
 211         case SPRN_TBWL:
 212                 spr_val = get_tb() >> 32;
 213                 break;
 214         case SPRN_TBWU:
 215                 spr_val = get_tb();
 216                 break;
 217
 218         case SPRN_SPRG0:
 219                 spr_val = vcpu->arch.shared->sprg0;
 220                 break;
 221         case SPRN_SPRG1:
 222                 spr_val = vcpu->arch.shared->sprg1;
 223                 break;
 224         case SPRN_SPRG2:
 225                 spr_val = vcpu->arch.shared->sprg2;
 226                 break;
 227         case SPRN_SPRG3:
 228                 spr_val = vcpu->arch.shared->sprg3;
 229                 break;
 230         /* Note: SPRG4-7 are user-readable, so we don't get
 231          * a trap. */
 232
 233         case SPRN_DEC:
 234                 spr_val = kvmppc_get_dec(vcpu, get_tb());
 235                 break;
 236         default:
 237                 emulated = kvmppc_core_emulate_mfspr(vcpu, sprn,
 238                                                      &spr_val);
 239                 if (unlikely(emulated == EMULATE_FAIL)) {
 240                         printk(KERN_INFO "mfspr: unknown spr "
 241                                 "0x%x\n", sprn);
 242                 }
 243                 break;
 244         }
 245
 246         if (emulated == EMULATE_DONE)
 247                 kvmppc_set_gpr(vcpu, rt, spr_val);
 248         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_MFSPR_EXITS);
 249
 250         return emulated;
 251 }
 252
 253 /* XXX to do:
 254  * lhax
 255  * lhaux
 256  * lswx
 257  * lswi
 258  * stswx
 259  * stswi
 260  * lha
 261  * lhau
 262  * lmw
 263  * stmw
 264  *
 265  * XXX is_bigendian should depend on MMU mapping or MSR[LE]
 266  */
 267 /* XXX Should probably auto-generate instruction decoding for a particular core
 268  * from opcode tables in the future. */
 269 int kvmppc_emulate_instruction(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu)
 270 {
 271         u32 inst = kvmppc_get_last_inst(vcpu);
 272         int ra = get_ra(inst);
 273         int rs = get_rs(inst);
 274         int rt = get_rt(inst);
 275         int sprn = get_sprn(inst);
 276         enum emulation_result emulated = EMULATE_DONE;
 277         int advance = 1;
 278
 279         /* this default type might be overwritten by subcategories */
 280         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_INST_EXITS);
 281
 282         pr_debug("Emulating opcode %d / %d\n", get_op(inst), get_xop(inst));
 283
 284         switch (get_op(inst)) {
 285         case OP_TRAP:
 286 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 287         case OP_TRAP_64:
 288                 kvmppc_core_queue_program(vcpu, SRR1_PROGTRAP);
 289 #else
 290                 kvmppc_core_queue_program(vcpu,
 291                                           vcpu->arch.shared->esr | ESR_PTR);
 292 #endif
 293                 advance = 0;
 294                 break;
 295
 296         case 31:
 297                 switch (get_xop(inst)) {
 298
 299                 case OP_31_XOP_TRAP:
 300 #ifdef CONFIG_64BIT
 301                 case OP_31_XOP_TRAP_64:
 302 #endif
 303 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 304                         kvmppc_core_queue_program(vcpu, SRR1_PROGTRAP);
 305 #else
 306                         kvmppc_core_queue_program(vcpu,
 307                                         vcpu->arch.shared->esr | ESR_PTR);
 308 #endif
 309                         advance = 0;
 310                         break;
 311                 case OP_31_XOP_LWZX:
 312                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 4, 1);
 313                         break;
 314
 315                 case OP_31_XOP_LBZX:
 316                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 1, 1);
 317                         break;
 318
 319                 case OP_31_XOP_LBZUX:
 320                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 1, 1);
 321                         kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 322                         break;
 323
 324                 case OP_31_XOP_STWX:
 325                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 326                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 327                                                        4, 1);
 328                         break;
 329
 330                 case OP_31_XOP_STBX:
 331                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 332                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 333                                                        1, 1);
 334                         break;
 335
 336                 case OP_31_XOP_STBUX:
 337                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 338                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 339                                                        1, 1);
 340                         kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 341                         break;
 342
 343                 case OP_31_XOP_LHAX:
 344                         emulated = kvmppc_handle_loads(run, vcpu, rt, 2, 1);
 345                         break;
 346
 347                 case OP_31_XOP_LHZX:
 348                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 2, 1);
 349                         break;
 350
 351                 case OP_31_XOP_LHZUX:
 352                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 2, 1);
 353                         kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 354                         break;
 355
 356                 case OP_31_XOP_MFSPR:
 357                         emulated = kvmppc_emulate_mfspr(vcpu, sprn, rt);
 358                         break;
 359
 360                 case OP_31_XOP_STHX:
 361                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 362                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 363                                                        2, 1);
 364                         break;
 365
 366                 case OP_31_XOP_STHUX:
 367                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 368                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 369                                                        2, 1);
 370                         kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 371                         break;
 372
 373                 case OP_31_XOP_MTSPR:
 374                         emulated = kvmppc_emulate_mtspr(vcpu, sprn, rs);
 375                         break;
 376
 377                 case OP_31_XOP_DCBST:
 378                 case OP_31_XOP_DCBF:
 379                 case OP_31_XOP_DCBI:
 380                         /* Do nothing. The guest is performing dcbi because
 381                          * hardware DMA is not snooped by the dcache, but
 382                          * emulated DMA either goes through the dcache as
 383                          * normal writes, or the host kernel has handled dcache
 384                          * coherence. */
 385                         break;
 386
 387                 case OP_31_XOP_LWBRX:
 388                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 4, 0);
 389                         break;
 390
 391                 case OP_31_XOP_TLBSYNC:
 392                         break;
 393
 394                 case OP_31_XOP_STWBRX:
 395                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 396                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 397                                                        4, 0);
 398                         break;
 399
 400                 case OP_31_XOP_LHBRX:
 401                         emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 2, 0);
 402                         break;
 403
 404                 case OP_31_XOP_STHBRX:
 405                         emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 406                                                        kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 407                                                        2, 0);
 408                         break;
 409
 410                 default:
 411                         /* Attempt core-specific emulation below. */
 412                         emulated = EMULATE_FAIL;
 413                 }
 414                 break;
 415
 416         case OP_LWZ:
 417                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 4, 1);
 418                 break;
 419
 420         /* TBD: Add support for other 64 bit load variants like ldu, ldux, ldx etc. */
 421         case OP_LD:
 422                 rt = get_rt(inst);
 423                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 8, 1);
 424                 break;
 425
 426         case OP_LWZU:
 427                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 4, 1);
 428                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 429                 break;
 430
 431         case OP_LBZ:
 432                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 1, 1);
 433                 break;
 434
 435         case OP_LBZU:
 436                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 1, 1);
 437                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 438                 break;
 439
 440         case OP_STW:
 441                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 442                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 443                                                4, 1);
 444                 break;
 445
 446         /* TBD: Add support for other 64 bit store variants like stdu, stdux, stdx etc. */
 447         case OP_STD:
 448                 rs = get_rs(inst);
 449                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 450                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 451                                                8, 1);
 452                 break;
 453
 454         case OP_STWU:
 455                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 456                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 457                                                4, 1);
 458                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 459                 break;
 460
 461         case OP_STB:
 462                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 463                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 464                                                1, 1);
 465                 break;
 466
 467         case OP_STBU:
 468                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 469                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 470                                                1, 1);
 471                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 472                 break;
 473
 474         case OP_LHZ:
 475                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 2, 1);
 476                 break;
 477
 478         case OP_LHZU:
 479                 emulated = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, 2, 1);
 480                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 481                 break;
 482
 483         case OP_LHA:
 484                 emulated = kvmppc_handle_loads(run, vcpu, rt, 2, 1);
 485                 break;
 486
 487         case OP_LHAU:
 488                 emulated = kvmppc_handle_loads(run, vcpu, rt, 2, 1);
 489                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 490                 break;
 491
 492         case OP_STH:
 493                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 494                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 495                                                2, 1);
 496                 break;
 497
 498         case OP_STHU:
 499                 emulated = kvmppc_handle_store(run, vcpu,
 500                                                kvmppc_get_gpr(vcpu, rs),
 501                                                2, 1);
 502                 kvmppc_set_gpr(vcpu, ra, vcpu->arch.vaddr_accessed);
 503                 break;
 504
 505         default:
 506                 emulated = EMULATE_FAIL;
 507         }
 508
 509         if (emulated == EMULATE_FAIL) {
 510                 emulated = kvmppc_core_emulate_op(run, vcpu, inst, &advance);
 511                 if (emulated == EMULATE_AGAIN) {
 512                         advance = 0;
 513                 } else if (emulated == EMULATE_FAIL) {
 514                         advance = 0;
 515                         printk(KERN_ERR "Couldn't emulate instruction 0x%08x "
 516                                "(op %d xop %d)\n", inst, get_op(inst), get_xop(inst));
 517                         kvmppc_core_queue_program(vcpu, 0);
 518                 }
 519         }
 520
 521         trace_kvm_ppc_instr(inst, kvmppc_get_pc(vcpu), emulated);
 522
 523         /* Advance past emulated instruction. */
 524         if (advance)
 525                 kvmppc_set_pc(vcpu, kvmppc_get_pc(vcpu) + 4);
 526
 527         return emulated;
 528 }