OSDN Git Service

target/riscv: Allow specifying MMU stage
[qmiga/qemu.git] / target / riscv / cpu_helper.c
index f13131a..8ae1038 100644 (file)
 
 #include "qemu/osdep.h"
 #include "qemu/log.h"
+#include "qemu/main-loop.h"
 #include "cpu.h"
 #include "exec/exec-all.h"
-#include "tcg-op.h"
+#include "tcg/tcg-op.h"
 #include "trace.h"
 
 int riscv_cpu_mmu_index(CPURISCVState *env, bool ifetch)
@@ -36,13 +37,36 @@ int riscv_cpu_mmu_index(CPURISCVState *env, bool ifetch)
 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
 static int riscv_cpu_local_irq_pending(CPURISCVState *env)
 {
+    target_ulong irqs;
+
     target_ulong mstatus_mie = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MIE);
     target_ulong mstatus_sie = get_field(env->mstatus, MSTATUS_SIE);
-    target_ulong pending = atomic_read(&env->mip) & env->mie;
-    target_ulong mie = env->priv < PRV_M || (env->priv == PRV_M && mstatus_mie);
-    target_ulong sie = env->priv < PRV_S || (env->priv == PRV_S && mstatus_sie);
-    target_ulong irqs = (pending & ~env->mideleg & -mie) |
-                        (pending &  env->mideleg & -sie);
+    target_ulong hs_mstatus_sie = get_field(env->mstatus_hs, MSTATUS_SIE);
+
+    target_ulong pending = env->mip & env->mie &
+                               ~(MIP_VSSIP | MIP_VSTIP | MIP_VSEIP);
+    target_ulong vspending = (env->mip & env->mie &
+                              (MIP_VSSIP | MIP_VSTIP | MIP_VSEIP)) >> 1;
+
+    target_ulong mie    = env->priv < PRV_M ||
+                          (env->priv == PRV_M && mstatus_mie);
+    target_ulong sie    = env->priv < PRV_S ||
+                          (env->priv == PRV_S && mstatus_sie);
+    target_ulong hs_sie = env->priv < PRV_S ||
+                          (env->priv == PRV_S && hs_mstatus_sie);
+
+    if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+        target_ulong pending_hs_irq = pending & -hs_sie;
+
+        if (pending_hs_irq) {
+            riscv_cpu_set_force_hs_excep(env, FORCE_HS_EXCEP);
+            return ctz64(pending_hs_irq);
+        }
+
+        pending = vspending;
+    }
+
+    irqs = (pending & ~env->mideleg & -mie) | (pending &  env->mideleg & -sie);
 
     if (irqs) {
         return ctz64(irqs); /* since non-zero */
@@ -75,59 +99,151 @@ bool riscv_cpu_exec_interrupt(CPUState *cs, int interrupt_request)
 bool riscv_cpu_fp_enabled(CPURISCVState *env)
 {
     if (env->mstatus & MSTATUS_FS) {
+        if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && !(env->mstatus_hs & MSTATUS_FS)) {
+            return false;
+        }
         return true;
     }
 
     return false;
 }
 
-int riscv_cpu_claim_interrupts(RISCVCPU *cpu, uint32_t interrupts)
+void riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(CPURISCVState *env)
 {
-    CPURISCVState *env = &cpu->env;
-    if (env->miclaim & interrupts) {
-        return -1;
+    target_ulong mstatus_mask = MSTATUS_MXR | MSTATUS_SUM | MSTATUS_FS |
+                                MSTATUS_SPP | MSTATUS_SPIE | MSTATUS_SIE;
+    bool current_virt = riscv_cpu_virt_enabled(env);
+
+    g_assert(riscv_has_ext(env, RVH));
+
+#if defined(TARGET_RISCV64)
+    mstatus_mask |= MSTATUS64_UXL;
+#endif
+
+    if (current_virt) {
+        /* Current V=1 and we are about to change to V=0 */
+        env->vsstatus = env->mstatus & mstatus_mask;
+        env->mstatus &= ~mstatus_mask;
+        env->mstatus |= env->mstatus_hs;
+
+        env->vstvec = env->stvec;
+        env->stvec = env->stvec_hs;
+
+        env->vsscratch = env->sscratch;
+        env->sscratch = env->sscratch_hs;
+
+        env->vsepc = env->sepc;
+        env->sepc = env->sepc_hs;
+
+        env->vscause = env->scause;
+        env->scause = env->scause_hs;
+
+        env->vstval = env->sbadaddr;
+        env->sbadaddr = env->stval_hs;
+
+        env->vsatp = env->satp;
+        env->satp = env->satp_hs;
     } else {
-        env->miclaim |= interrupts;
-        return 0;
+        /* Current V=0 and we are about to change to V=1 */
+        env->mstatus_hs = env->mstatus & mstatus_mask;
+        env->mstatus &= ~mstatus_mask;
+        env->mstatus |= env->vsstatus;
+
+        env->stvec_hs = env->stvec;
+        env->stvec = env->vstvec;
+
+        env->sscratch_hs = env->sscratch;
+        env->sscratch = env->vsscratch;
+
+        env->sepc_hs = env->sepc;
+        env->sepc = env->vsepc;
+
+        env->scause_hs = env->scause;
+        env->scause = env->vscause;
+
+        env->stval_hs = env->sbadaddr;
+        env->sbadaddr = env->vstval;
+
+        env->satp_hs = env->satp;
+        env->satp = env->vsatp;
     }
 }
 
-struct CpuAsyncInfo {
-    uint32_t new_mip;
-};
+bool riscv_cpu_virt_enabled(CPURISCVState *env)
+{
+    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
+        return false;
+    }
+
+    return get_field(env->virt, VIRT_ONOFF);
+}
 
-static void riscv_cpu_update_mip_irqs_async(CPUState *target_cpu_state,
-                                            run_on_cpu_data data)
+void riscv_cpu_set_virt_enabled(CPURISCVState *env, bool enable)
 {
-    struct CpuAsyncInfo *info = (struct CpuAsyncInfo *) data.host_ptr;
+    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
+        return;
+    }
 
-    if (info->new_mip) {
-        cpu_interrupt(target_cpu_state, CPU_INTERRUPT_HARD);
-    } else {
-        cpu_reset_interrupt(target_cpu_state, CPU_INTERRUPT_HARD);
+    /* Flush the TLB on all virt mode changes. */
+    if (get_field(env->virt, VIRT_ONOFF) != enable) {
+        tlb_flush(env_cpu(env));
     }
 
-    g_free(info);
+    env->virt = set_field(env->virt, VIRT_ONOFF, enable);
+}
+
+bool riscv_cpu_force_hs_excep_enabled(CPURISCVState *env)
+{
+    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
+        return false;
+    }
+
+    return get_field(env->virt, FORCE_HS_EXCEP);
+}
+
+void riscv_cpu_set_force_hs_excep(CPURISCVState *env, bool enable)
+{
+    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
+        return;
+    }
+
+    env->virt = set_field(env->virt, FORCE_HS_EXCEP, enable);
+}
+
+int riscv_cpu_claim_interrupts(RISCVCPU *cpu, uint32_t interrupts)
+{
+    CPURISCVState *env = &cpu->env;
+    if (env->miclaim & interrupts) {
+        return -1;
+    } else {
+        env->miclaim |= interrupts;
+        return 0;
+    }
 }
 
 uint32_t riscv_cpu_update_mip(RISCVCPU *cpu, uint32_t mask, uint32_t value)
 {
     CPURISCVState *env = &cpu->env;
     CPUState *cs = CPU(cpu);
-    struct CpuAsyncInfo *info;
-    uint32_t old, new, cmp = atomic_read(&env->mip);
+    uint32_t old = env->mip;
+    bool locked = false;
 
-    do {
-        old = cmp;
-        new = (old & ~mask) | (value & mask);
-        cmp = atomic_cmpxchg(&env->mip, old, new);
-    } while (old != cmp);
+    if (!qemu_mutex_iothread_locked()) {
+        locked = true;
+        qemu_mutex_lock_iothread();
+    }
 
-    info = g_new(struct CpuAsyncInfo, 1);
-    info->new_mip = new;
+    env->mip = (env->mip & ~mask) | (value & mask);
 
-    async_run_on_cpu(cs, riscv_cpu_update_mip_irqs_async,
-                     RUN_ON_CPU_HOST_PTR(info));
+    if (env->mip) {
+        cpu_interrupt(cs, CPU_INTERRUPT_HARD);
+    } else {
+        cpu_reset_interrupt(cs, CPU_INTERRUPT_HARD);
+    }
+
+    if (locked) {
+        qemu_mutex_unlock_iothread();
+    }
 
     return old;
 }
@@ -161,10 +277,19 @@ void riscv_cpu_set_mode(CPURISCVState *env, target_ulong newpriv)
  *
  * Adapted from Spike's mmu_t::translate and mmu_t::walk
  *
+ * @env: CPURISCVState
+ * @physical: This will be set to the calculated physical address
+ * @prot: The returned protection attributes
+ * @addr: The virtual address to be translated
+ * @access_type: The type of MMU access
+ * @mmu_idx: Indicates current privilege level
+ * @first_stage: Are we in first stage translation?
+ *               Second stage is used for hypervisor guest translation
  */
 static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
                                 int *prot, target_ulong addr,
-                                int access_type, int mmu_idx)
+                                int access_type, int mmu_idx,
+                                bool first_stage)
 {
     /* NOTE: the env->pc value visible here will not be
      * correct, but the value visible to the exception handler
@@ -369,13 +494,21 @@ restart:
 }
 
 static void raise_mmu_exception(CPURISCVState *env, target_ulong address,
-                                MMUAccessType access_type, bool pmp_violation)
+                                MMUAccessType access_type, bool pmp_violation,
+                                bool first_stage)
 {
     CPUState *cs = env_cpu(env);
-    int page_fault_exceptions =
-        (env->priv_ver >= PRIV_VERSION_1_10_0) &&
-        get_field(env->satp, SATP_MODE) != VM_1_10_MBARE &&
-        !pmp_violation;
+    int page_fault_exceptions;
+    if (first_stage) {
+        page_fault_exceptions =
+            (env->priv_ver >= PRIV_VERSION_1_10_0) &&
+            get_field(env->satp, SATP_MODE) != VM_1_10_MBARE &&
+            !pmp_violation;
+    } else {
+        page_fault_exceptions =
+            get_field(env->hgatp, HGATP_MODE) != VM_1_10_MBARE &&
+            !pmp_violation;
+    }
     switch (access_type) {
     case MMU_INST_FETCH:
         cs->exception_index = page_fault_exceptions ?
@@ -402,7 +535,8 @@ hwaddr riscv_cpu_get_phys_page_debug(CPUState *cs, vaddr addr)
     int prot;
     int mmu_idx = cpu_mmu_index(&cpu->env, false);
 
-    if (get_physical_address(&cpu->env, &phys_addr, &prot, addr, 0, mmu_idx)) {
+    if (get_physical_address(&cpu->env, &phys_addr, &prot, addr, 0, mmu_idx,
+                             true)) {
         return -1;
     }
     return phys_addr;
@@ -467,7 +601,8 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
     qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU, "%s ad %" VADDR_PRIx " rw %d mmu_idx %d\n",
                   __func__, address, access_type, mmu_idx);
 
-    ret = get_physical_address(env, &pa, &prot, address, access_type, mmu_idx);
+    ret = get_physical_address(env, &pa, &prot, address, access_type, mmu_idx,
+                               true);
 
     if (mode == PRV_M && access_type != MMU_INST_FETCH) {
         if (get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPRV)) {
@@ -494,7 +629,7 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
     } else if (probe) {
         return false;
     } else {
-        raise_mmu_exception(env, address, access_type, pmp_violation);
+        raise_mmu_exception(env, address, access_type, pmp_violation, true);
         riscv_raise_exception(env, cs->exception_index, retaddr);
     }
 #else
@@ -528,6 +663,8 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
 
     RISCVCPU *cpu = RISCV_CPU(cs);
     CPURISCVState *env = &cpu->env;
+    bool force_hs_execp = riscv_cpu_force_hs_excep_enabled(env);
+    target_ulong s;
 
     /* cs->exception is 32-bits wide unlike mcause which is XLEN-bits wide
      * so we mask off the MSB and separate into trap type and cause.
@@ -537,16 +674,14 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
     target_ulong deleg = async ? env->mideleg : env->medeleg;
     target_ulong tval = 0;
 
-    static const int ecall_cause_map[] = {
-        [PRV_U] = RISCV_EXCP_U_ECALL,
-        [PRV_S] = RISCV_EXCP_S_ECALL,
-        [PRV_H] = RISCV_EXCP_H_ECALL,
-        [PRV_M] = RISCV_EXCP_M_ECALL
-    };
-
     if (!async) {
         /* set tval to badaddr for traps with address information */
         switch (cause) {
+        case RISCV_EXCP_INST_GUEST_PAGE_FAULT:
+        case RISCV_EXCP_LOAD_GUEST_ACCESS_FAULT:
+        case RISCV_EXCP_STORE_GUEST_AMO_ACCESS_FAULT:
+            force_hs_execp = true;
+            /* fallthrough */
         case RISCV_EXCP_INST_ADDR_MIS:
         case RISCV_EXCP_INST_ACCESS_FAULT:
         case RISCV_EXCP_LOAD_ADDR_MIS:
@@ -564,17 +699,55 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
         /* ecall is dispatched as one cause so translate based on mode */
         if (cause == RISCV_EXCP_U_ECALL) {
             assert(env->priv <= 3);
-            cause = ecall_cause_map[env->priv];
+
+            if (env->priv == PRV_M) {
+                cause = RISCV_EXCP_M_ECALL;
+            } else if (env->priv == PRV_S && riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+                cause = RISCV_EXCP_VS_ECALL;
+            } else if (env->priv == PRV_S && !riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+                cause = RISCV_EXCP_S_ECALL;
+            } else if (env->priv == PRV_U) {
+                cause = RISCV_EXCP_U_ECALL;
+            }
         }
     }
 
-    trace_riscv_trap(env->mhartid, async, cause, env->pc, tval, cause < 16 ?
+    trace_riscv_trap(env->mhartid, async, cause, env->pc, tval, cause < 23 ?
         (async ? riscv_intr_names : riscv_excp_names)[cause] : "(unknown)");
 
     if (env->priv <= PRV_S &&
             cause < TARGET_LONG_BITS && ((deleg >> cause) & 1)) {
         /* handle the trap in S-mode */
-        target_ulong s = env->mstatus;
+        if (riscv_has_ext(env, RVH)) {
+            target_ulong hdeleg = async ? env->hideleg : env->hedeleg;
+
+            if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && ((hdeleg >> cause) & 1) &&
+                !force_hs_execp) {
+                /* Trap to VS mode */
+            } else if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+                /* Trap into HS mode, from virt */
+                riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(env);
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SP2V,
+                                         get_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV));
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SP2P,
+                                         get_field(env->mstatus, SSTATUS_SPP));
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV,
+                                         riscv_cpu_virt_enabled(env));
+
+                riscv_cpu_set_virt_enabled(env, 0);
+                riscv_cpu_set_force_hs_excep(env, 0);
+            } else {
+                /* Trap into HS mode */
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SP2V,
+                                         get_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV));
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SP2P,
+                                         get_field(env->mstatus, SSTATUS_SPP));
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV,
+                                         riscv_cpu_virt_enabled(env));
+            }
+        }
+
+        s = env->mstatus;
         s = set_field(s, MSTATUS_SPIE, env->priv_ver >= PRIV_VERSION_1_10_0 ?
             get_field(s, MSTATUS_SIE) : get_field(s, MSTATUS_UIE << env->priv));
         s = set_field(s, MSTATUS_SPP, env->priv);
@@ -588,7 +761,21 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
         riscv_cpu_set_mode(env, PRV_S);
     } else {
         /* handle the trap in M-mode */
-        target_ulong s = env->mstatus;
+        if (riscv_has_ext(env, RVH)) {
+            if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+                riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(env);
+            }
+            env->mstatus = set_field(env->mstatus, MSTATUS_MPV,
+                                      riscv_cpu_virt_enabled(env));
+            env->mstatus = set_field(env->mstatus, MSTATUS_MTL,
+                                      riscv_cpu_force_hs_excep_enabled(env));
+
+            /* Trapping to M mode, virt is disabled */
+            riscv_cpu_set_virt_enabled(env, 0);
+            riscv_cpu_set_force_hs_excep(env, 0);
+        }
+
+        s = env->mstatus;
         s = set_field(s, MSTATUS_MPIE, env->priv_ver >= PRIV_VERSION_1_10_0 ?
             get_field(s, MSTATUS_MIE) : get_field(s, MSTATUS_UIE << env->priv));
         s = set_field(s, MSTATUS_MPP, env->priv);