compile: wrap 64bit numbers with ULL() so 32bit compiles work
[gem5.git] / src / arch / x86 / process.cc
index 22030cbfa7aef95c6057c0e464f4bf278eafbcc4..42ca7b27d797dc5745e34faaa918340a7b2fab00 100644 (file)
@@ -87,6 +87,7 @@
  */
 
 #include "arch/x86/isa_traits.hh"
+#include "arch/x86/miscregs.hh"
 #include "arch/x86/process.hh"
 #include "arch/x86/segmentregs.hh"
 #include "arch/x86/types.hh"
 using namespace std;
 using namespace X86ISA;
 
-static const int ReturnValueReg = INTREG_RAX;
 static const int ArgumentReg[] = {
     INTREG_RDI,
     INTREG_RSI,
@@ -139,6 +139,12 @@ X86_64LiveProcess::X86_64LiveProcess(LiveProcessParams *params,
         int _numSyscallDescs) :
     X86LiveProcess(params, objFile, _syscallDescs, _numSyscallDescs)
 {
+
+    vsyscallPage.base = 0xffffffffff600000ULL;
+    vsyscallPage.size = VMPageSize;
+    vsyscallPage.vtimeOffset = 0x400;
+    vsyscallPage.vgettimeofdayOffset = 0x410;
+
     // Set up stack. On X86_64 Linux, stack goes from the top of memory
     // downward, less the hole for the kernel address space plus one page
     // for undertermined purposes.
@@ -152,19 +158,39 @@ X86_64LiveProcess::X86_64LiveProcess(LiveProcessParams *params,
     mmap_start = mmap_end = (Addr)0x2aaaaaaab000ULL;
 }
 
+void
+I386LiveProcess::syscall(int64_t callnum, ThreadContext *tc)
+{
+    Addr eip = tc->readPC();
+    if (eip >= vsyscallPage.base &&
+            eip < vsyscallPage.base + vsyscallPage.size) {
+        tc->setNextPC(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset);
+    }
+    X86LiveProcess::syscall(callnum, tc);
+}
+
+
 I386LiveProcess::I386LiveProcess(LiveProcessParams *params,
         ObjectFile *objFile, SyscallDesc *_syscallDescs,
         int _numSyscallDescs) :
     X86LiveProcess(params, objFile, _syscallDescs, _numSyscallDescs)
 {
-    stack_base = (Addr)0xffffe000ULL;
+    _gdtStart = ULL(0x100000000);
+    _gdtSize = VMPageSize;
+
+    vsyscallPage.base = 0xffffe000ULL;
+    vsyscallPage.size = VMPageSize;
+    vsyscallPage.vsyscallOffset = 0x400;
+    vsyscallPage.vsysexitOffset = 0x410;
+
+    stack_base = vsyscallPage.base;
 
     // Set pointer for next thread stack.  Reserve 8M for main stack.
     next_thread_stack_base = stack_base - (8 * 1024 * 1024);
 
     // Set up region for mmaps. This was determined empirically and may not
     // always be correct.
-    mmap_start = mmap_end = (Addr)0xf7ffd000ULL;
+    mmap_start = mmap_end = (Addr)0xf7ffe000ULL;
 }
 
 SyscallDesc*
@@ -185,16 +211,40 @@ X86_64LiveProcess::startup()
 
     argsInit(sizeof(uint64_t), VMPageSize);
 
+       // Set up the vsyscall page for this process.
+    pTable->allocate(vsyscallPage.base, vsyscallPage.size);
+    uint8_t vtimeBlob[] = {
+        0x48,0xc7,0xc0,0xc9,0x00,0x00,0x00,    // mov    $0xc9,%rax
+        0x0f,0x05,                             // syscall
+        0xc3                                   // retq
+    };
+    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vtimeOffset,
+            vtimeBlob, sizeof(vtimeBlob));
+
+    uint8_t vgettimeofdayBlob[] = {
+        0x48,0xc7,0xc0,0x60,0x00,0x00,0x00,    // mov    $0x60,%rax
+        0x0f,0x05,                             // syscall
+        0xc3                                   // retq
+    };
+    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vgettimeofdayOffset,
+            vgettimeofdayBlob, sizeof(vgettimeofdayBlob));
+
     for (int i = 0; i < contextIds.size(); i++) {
         ThreadContext * tc = system->getThreadContext(contextIds[i]);
 
         SegAttr dataAttr = 0;
+        dataAttr.dpl = 3;
+        dataAttr.unusable = 0;
+        dataAttr.defaultSize = 1;
+        dataAttr.longMode = 1;
+        dataAttr.avl = 0;
+        dataAttr.granularity = 1;
+        dataAttr.present = 1;
+        dataAttr.type = 3;
         dataAttr.writable = 1;
         dataAttr.readable = 1;
         dataAttr.expandDown = 0;
-        dataAttr.dpl = 3;
-        dataAttr.defaultSize = 0;
-        dataAttr.longMode = 1;
+        dataAttr.system = 1;
 
         //Initialize the segment registers.
         for(int seg = 0; seg < NUM_SEGMENTREGS; seg++) {
@@ -204,15 +254,30 @@ X86_64LiveProcess::startup()
         }
 
         SegAttr csAttr = 0;
-        csAttr.writable = 0;
-        csAttr.readable = 1;
-        csAttr.expandDown = 0;
         csAttr.dpl = 3;
+        csAttr.unusable = 0;
         csAttr.defaultSize = 0;
         csAttr.longMode = 1;
+        csAttr.avl = 0;
+        csAttr.granularity = 1;
+        csAttr.present = 1;
+        csAttr.type = 10;
+        csAttr.writable = 0;
+        csAttr.readable = 1;
+        csAttr.expandDown = 0;
+        csAttr.system = 1;
 
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_CS_ATTR, csAttr);
 
+        Efer efer = 0;
+        efer.sce = 1; // Enable system call extensions.
+        efer.lme = 1; // Enable long mode.
+        efer.lma = 1; // Activate long mode.
+        efer.nxe = 1; // Enable nx support.
+        efer.svme = 0; // Disable svm support for now. It isn't implemented.
+        efer.ffxsr = 1; // Turn on fast fxsave and fxrstor.
+        tc->setMiscReg(MISCREG_EFER, efer);
+
         //Set up the registers that describe the operating mode.
         CR0 cr0 = 0;
         cr0.pg = 1; // Turn on paging.
@@ -230,14 +295,7 @@ X86_64LiveProcess::startup()
         cr0.pe = 1; // We're definitely in protected mode.
         tc->setMiscReg(MISCREG_CR0, cr0);
 
-        Efer efer = 0;
-        efer.sce = 1; // Enable system call extensions.
-        efer.lme = 1; // Enable long mode.
-        efer.lma = 1; // Activate long mode.
-        efer.nxe = 1; // Enable nx support.
-        efer.svme = 0; // Disable svm support for now. It isn't implemented.
-        efer.ffxsr = 1; // Turn on fast fxsave and fxrstor.
-        tc->setMiscReg(MISCREG_EFER, efer);
+        tc->setMiscReg(MISCREG_MXCSR, 0x1f80);
     }
 }
 
@@ -255,8 +313,6 @@ I386LiveProcess::startup()
      * Set up a GDT for this process. The whole GDT wouldn't really be for
      * this process, but the only parts we care about are.
      */
-    _gdtStart = stack_base;
-    _gdtSize = VMPageSize;
     pTable->allocate(_gdtStart, _gdtSize);
     uint64_t zero = 0;
     assert(_gdtSize % sizeof(zero) == 0);
@@ -265,16 +321,43 @@ I386LiveProcess::startup()
         initVirtMem->write(gdtCurrent, zero);
     }
 
+    // Set up the vsyscall page for this process.
+    pTable->allocate(vsyscallPage.base, vsyscallPage.size);
+    uint8_t vsyscallBlob[] = {
+        0x51,       // push %ecx
+        0x52,       // push %edp
+        0x55,       // push %ebp
+        0x89, 0xe5, // mov %esp, %ebp
+        0x0f, 0x34  // sysenter
+    };
+    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsyscallOffset,
+            vsyscallBlob, sizeof(vsyscallBlob));
+
+    uint8_t vsysexitBlob[] = {
+        0x5d,       // pop %ebp
+        0x5a,       // pop %edx
+        0x59,       // pop %ecx
+        0xc3        // ret
+    };
+    initVirtMem->writeBlob(vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsysexitOffset,
+            vsysexitBlob, sizeof(vsysexitBlob));
+
     for (int i = 0; i < contextIds.size(); i++) {
         ThreadContext * tc = system->getThreadContext(contextIds[i]);
 
         SegAttr dataAttr = 0;
-        dataAttr.writable = 1;
-        dataAttr.readable = 1;
-        dataAttr.expandDown = 0;
         dataAttr.dpl = 3;
+        dataAttr.unusable = 0;
         dataAttr.defaultSize = 1;
         dataAttr.longMode = 0;
+        dataAttr.avl = 0;
+        dataAttr.granularity = 1;
+        dataAttr.present = 1;
+        dataAttr.type = 3;
+        dataAttr.writable = 1;
+        dataAttr.readable = 1;
+        dataAttr.expandDown = 0;
+        dataAttr.system = 1;
 
         //Initialize the segment registers.
         for(int seg = 0; seg < NUM_SEGMENTREGS; seg++) {
@@ -286,12 +369,18 @@ I386LiveProcess::startup()
         }
 
         SegAttr csAttr = 0;
-        csAttr.writable = 0;
-        csAttr.readable = 1;
-        csAttr.expandDown = 0;
         csAttr.dpl = 3;
+        csAttr.unusable = 0;
         csAttr.defaultSize = 1;
         csAttr.longMode = 0;
+        csAttr.avl = 0;
+        csAttr.granularity = 1;
+        csAttr.present = 1;
+        csAttr.type = 0xa;
+        csAttr.writable = 0;
+        csAttr.readable = 1;
+        csAttr.expandDown = 0;
+        csAttr.system = 1;
 
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_CS_ATTR, csAttr);
 
@@ -299,6 +388,18 @@ I386LiveProcess::startup()
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_TSG_EFF_BASE, _gdtStart);
         tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_TSG_LIMIT, _gdtStart + _gdtSize - 1);
 
+        // Set the LDT selector to 0 to deactivate it.
+        tc->setMiscRegNoEffect(MISCREG_TSL, 0);
+
+        Efer efer = 0;
+        efer.sce = 1; // Enable system call extensions.
+        efer.lme = 1; // Enable long mode.
+        efer.lma = 0; // Deactivate long mode.
+        efer.nxe = 1; // Enable nx support.
+        efer.svme = 0; // Disable svm support for now. It isn't implemented.
+        efer.ffxsr = 1; // Turn on fast fxsave and fxrstor.
+        tc->setMiscReg(MISCREG_EFER, efer);
+
         //Set up the registers that describe the operating mode.
         CR0 cr0 = 0;
         cr0.pg = 1; // Turn on paging.
@@ -316,25 +417,19 @@ I386LiveProcess::startup()
         cr0.pe = 1; // We're definitely in protected mode.
         tc->setMiscReg(MISCREG_CR0, cr0);
 
-        Efer efer = 0;
-        efer.sce = 1; // Enable system call extensions.
-        efer.lme = 1; // Enable long mode.
-        efer.lma = 0; // Deactivate long mode.
-        efer.nxe = 1; // Enable nx support.
-        efer.svme = 0; // Disable svm support for now. It isn't implemented.
-        efer.ffxsr = 1; // Turn on fast fxsave and fxrstor.
-        tc->setMiscReg(MISCREG_EFER, efer);
+        tc->setMiscReg(MISCREG_MXCSR, 0x1f80);
     }
 }
 
 template<class IntType>
 void
-X86LiveProcess::argsInit(int pageSize)
+X86LiveProcess::argsInit(int pageSize,
+        std::vector<AuxVector<IntType> > extraAuxvs)
 {
     int intSize = sizeof(IntType);
 
     typedef AuxVector<IntType> auxv_t;
-    std::vector<auxv_t>  auxv;
+    std::vector<auxv_t> auxv = extraAuxvs;
 
     string filename;
     if(argv.size() < 1)
@@ -430,6 +525,7 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize)
         //The system page size
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PAGESZ, X86ISA::VMPageSize));
         //Frequency at which times() increments
+        //Defined to be 100 in the kernel source.
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_CLKTCK, 100));
         // For statically linked executables, this is the virtual address of the
         // program header tables if they appear in the executable image
@@ -438,7 +534,6 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize)
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PHENT, elfObject->programHeaderSize()));
         // This is the number of program headers from the original elf file.
         auxv.push_back(auxv_t(M5_AT_PHNUM, elfObject->programHeaderCount()));
-        //Defined to be 100 in the kernel source.
         //This is the address of the elf "interpreter", It should be set
         //to 0 for regular executables. It should be something else
         //(not sure what) for dynamic libraries.
@@ -605,13 +700,19 @@ X86LiveProcess::argsInit(int pageSize)
 void
 X86_64LiveProcess::argsInit(int intSize, int pageSize)
 {
-    X86LiveProcess::argsInit<uint64_t>(pageSize);
+    std::vector<AuxVector<uint64_t> > extraAuxvs;
+    X86LiveProcess::argsInit<uint64_t>(pageSize, extraAuxvs);
 }
 
 void
 I386LiveProcess::argsInit(int intSize, int pageSize)
 {
-    X86LiveProcess::argsInit<uint32_t>(pageSize);
+    std::vector<AuxVector<uint32_t> > extraAuxvs;
+    //Tell the binary where the vsyscall part of the vsyscall page is.
+    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(0x20,
+                vsyscallPage.base + vsyscallPage.vsyscallOffset));
+    extraAuxvs.push_back(AuxVector<uint32_t>(0x21, vsyscallPage.base));
+    X86LiveProcess::argsInit<uint32_t>(pageSize, extraAuxvs);
 }
 
 void
@@ -621,10 +722,10 @@ X86LiveProcess::setSyscallReturn(ThreadContext *tc, SyscallReturn return_value)
 }
 
 X86ISA::IntReg
-X86_64LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int i)
+X86_64LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i)
 {
     assert(i < NumArgumentRegs);
-    return tc->readIntReg(ArgumentReg[i]);
+    return tc->readIntReg(ArgumentReg[i++]);
 }
 
 void
@@ -635,10 +736,21 @@ X86_64LiveProcess::setSyscallArg(ThreadContext *tc, int i, X86ISA::IntReg val)
 }
 
 X86ISA::IntReg
-I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int i)
+I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i)
 {
     assert(i < NumArgumentRegs32);
-    return tc->readIntReg(ArgumentReg32[i]);
+    return tc->readIntReg(ArgumentReg32[i++]);
+}
+
+X86ISA::IntReg
+I386LiveProcess::getSyscallArg(ThreadContext *tc, int &i, int width)
+{
+    assert(width == 32 || width == 64);
+    assert(i < NumArgumentRegs);
+    uint64_t retVal = tc->readIntReg(ArgumentReg32[i++]) & mask(32);
+    if (width == 64)
+        retVal |= ((uint64_t)tc->readIntReg(ArgumentReg[i++]) << 32);
+    return retVal;
 }
 
 void