Annotation of qemu/hw/sun4m_iommu.c, revision 1.1.1.1

1.1       root        1: /*
                      2:  * QEMU Sun4m iommu emulation
                      3:  *
                      4:  * Copyright (c) 2003-2005 Fabrice Bellard
                      5:  *
                      6:  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
                      7:  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
                      8:  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
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                     22:  * THE SOFTWARE.
                     23:  */
                     24: 
                     25: #include "sun4m.h"
                     26: #include "sysbus.h"
                     27: 
                     28: /* debug iommu */
                     29: //#define DEBUG_IOMMU
                     30: 
                     31: #ifdef DEBUG_IOMMU
                     32: #define DPRINTF(fmt, ...)                                       \
                     33:     do { printf("IOMMU: " fmt , ## __VA_ARGS__); } while (0)
                     34: #else
                     35: #define DPRINTF(fmt, ...)
                     36: #endif
                     37: 
                     38: /*
                     39:  * I/O MMU used by Sun4m systems
                     40:  *
                     41:  * Chipset docs:
                     42:  * "Sun-4M System Architecture (revision 2.0) by Chuck Narad", 950-1373-01,
                     43:  * http://mediacast.sun.com/users/Barton808/media/Sun4M_SystemArchitecture_edited2.pdf
                     44:  */
                     45: 
                     46: #define IOMMU_NREGS         (4*4096/4)
                     47: #define IOMMU_CTRL          (0x0000 >> 2)
                     48: #define IOMMU_CTRL_IMPL     0xf0000000 /* Implementation */
                     49: #define IOMMU_CTRL_VERS     0x0f000000 /* Version */
                     50: #define IOMMU_CTRL_RNGE     0x0000001c /* Mapping RANGE */
                     51: #define IOMMU_RNGE_16MB     0x00000000 /* 0xff000000 -> 0xffffffff */
                     52: #define IOMMU_RNGE_32MB     0x00000004 /* 0xfe000000 -> 0xffffffff */
                     53: #define IOMMU_RNGE_64MB     0x00000008 /* 0xfc000000 -> 0xffffffff */
                     54: #define IOMMU_RNGE_128MB    0x0000000c /* 0xf8000000 -> 0xffffffff */
                     55: #define IOMMU_RNGE_256MB    0x00000010 /* 0xf0000000 -> 0xffffffff */
                     56: #define IOMMU_RNGE_512MB    0x00000014 /* 0xe0000000 -> 0xffffffff */
                     57: #define IOMMU_RNGE_1GB      0x00000018 /* 0xc0000000 -> 0xffffffff */
                     58: #define IOMMU_RNGE_2GB      0x0000001c /* 0x80000000 -> 0xffffffff */
                     59: #define IOMMU_CTRL_ENAB     0x00000001 /* IOMMU Enable */
                     60: #define IOMMU_CTRL_MASK     0x0000001d
                     61: 
                     62: #define IOMMU_BASE          (0x0004 >> 2)
                     63: #define IOMMU_BASE_MASK     0x07fffc00
                     64: 
                     65: #define IOMMU_TLBFLUSH      (0x0014 >> 2)
                     66: #define IOMMU_TLBFLUSH_MASK 0xffffffff
                     67: 
                     68: #define IOMMU_PGFLUSH       (0x0018 >> 2)
                     69: #define IOMMU_PGFLUSH_MASK  0xffffffff
                     70: 
                     71: #define IOMMU_AFSR          (0x1000 >> 2)
                     72: #define IOMMU_AFSR_ERR      0x80000000 /* LE, TO, or BE asserted */
                     73: #define IOMMU_AFSR_LE       0x40000000 /* SBUS reports error after
                     74:                                           transaction */
                     75: #define IOMMU_AFSR_TO       0x20000000 /* Write access took more than
                     76:                                           12.8 us. */
                     77: #define IOMMU_AFSR_BE       0x10000000 /* Write access received error
                     78:                                           acknowledge */
                     79: #define IOMMU_AFSR_SIZE     0x0e000000 /* Size of transaction causing error */
                     80: #define IOMMU_AFSR_S        0x01000000 /* Sparc was in supervisor mode */
                     81: #define IOMMU_AFSR_RESV     0x00800000 /* Reserved, forced to 0x8 by
                     82:                                           hardware */
                     83: #define IOMMU_AFSR_ME       0x00080000 /* Multiple errors occurred */
                     84: #define IOMMU_AFSR_RD       0x00040000 /* A read operation was in progress */
                     85: #define IOMMU_AFSR_FAV      0x00020000 /* IOMMU afar has valid contents */
                     86: #define IOMMU_AFSR_MASK     0xff0fffff
                     87: 
                     88: #define IOMMU_AFAR          (0x1004 >> 2)
                     89: 
                     90: #define IOMMU_AER           (0x1008 >> 2) /* Arbiter Enable Register */
                     91: #define IOMMU_AER_EN_P0_ARB 0x00000001    /* MBus master 0x8 (Always 1) */
                     92: #define IOMMU_AER_EN_P1_ARB 0x00000002    /* MBus master 0x9 */
                     93: #define IOMMU_AER_EN_P2_ARB 0x00000004    /* MBus master 0xa */
                     94: #define IOMMU_AER_EN_P3_ARB 0x00000008    /* MBus master 0xb */
                     95: #define IOMMU_AER_EN_0      0x00010000    /* SBus slot 0 */
                     96: #define IOMMU_AER_EN_1      0x00020000    /* SBus slot 1 */
                     97: #define IOMMU_AER_EN_2      0x00040000    /* SBus slot 2 */
                     98: #define IOMMU_AER_EN_3      0x00080000    /* SBus slot 3 */
                     99: #define IOMMU_AER_EN_F      0x00100000    /* SBus on-board */
                    100: #define IOMMU_AER_SBW       0x80000000    /* S-to-M asynchronous writes */
                    101: #define IOMMU_AER_MASK      0x801f000f
                    102: 
                    103: #define IOMMU_SBCFG0        (0x1010 >> 2) /* SBUS configration per-slot */
                    104: #define IOMMU_SBCFG1        (0x1014 >> 2) /* SBUS configration per-slot */
                    105: #define IOMMU_SBCFG2        (0x1018 >> 2) /* SBUS configration per-slot */
                    106: #define IOMMU_SBCFG3        (0x101c >> 2) /* SBUS configration per-slot */
                    107: #define IOMMU_SBCFG_SAB30   0x00010000 /* Phys-address bit 30 when
                    108:                                           bypass enabled */
                    109: #define IOMMU_SBCFG_BA16    0x00000004 /* Slave supports 16 byte bursts */
                    110: #define IOMMU_SBCFG_BA8     0x00000002 /* Slave supports 8 byte bursts */
                    111: #define IOMMU_SBCFG_BYPASS  0x00000001 /* Bypass IOMMU, treat all addresses
                    112:                                           produced by this device as pure
                    113:                                           physical. */
                    114: #define IOMMU_SBCFG_MASK    0x00010003
                    115: 
                    116: #define IOMMU_ARBEN         (0x2000 >> 2) /* SBUS arbitration enable */
                    117: #define IOMMU_ARBEN_MASK    0x001f0000
                    118: #define IOMMU_MID           0x00000008
                    119: 
                    120: #define IOMMU_MASK_ID       (0x3018 >> 2) /* Mask ID */
                    121: #define IOMMU_MASK_ID_MASK  0x00ffffff
                    122: 
                    123: #define IOMMU_MSII_MASK     0x26000000 /* microSPARC II mask number */
                    124: #define IOMMU_TS_MASK       0x23000000 /* turboSPARC mask number */
                    125: 
                    126: /* The format of an iopte in the page tables */
                    127: #define IOPTE_PAGE          0xffffff00 /* Physical page number (PA[35:12]) */
                    128: #define IOPTE_CACHE         0x00000080 /* Cached (in vme IOCACHE or
                    129:                                           Viking/MXCC) */
                    130: #define IOPTE_WRITE         0x00000004 /* Writeable */
                    131: #define IOPTE_VALID         0x00000002 /* IOPTE is valid */
                    132: #define IOPTE_WAZ           0x00000001 /* Write as zeros */
                    133: 
                    134: #define IOMMU_PAGE_SHIFT    12
                    135: #define IOMMU_PAGE_SIZE     (1 << IOMMU_PAGE_SHIFT)
                    136: #define IOMMU_PAGE_MASK     ~(IOMMU_PAGE_SIZE - 1)
                    137: 
                    138: typedef struct IOMMUState {
                    139:     SysBusDevice busdev;
                    140:     uint32_t regs[IOMMU_NREGS];
                    141:     target_phys_addr_t iostart;
                    142:     uint32_t version;
                    143:     qemu_irq irq;
                    144: } IOMMUState;
                    145: 
                    146: static uint32_t iommu_mem_readl(void *opaque, target_phys_addr_t addr)
                    147: {
                    148:     IOMMUState *s = opaque;
                    149:     target_phys_addr_t saddr;
                    150:     uint32_t ret;
                    151: 
                    152:     saddr = addr >> 2;
                    153:     switch (saddr) {
                    154:     default:
                    155:         ret = s->regs[saddr];
                    156:         break;
                    157:     case IOMMU_AFAR:
                    158:     case IOMMU_AFSR:
                    159:         ret = s->regs[saddr];
                    160:         qemu_irq_lower(s->irq);
                    161:         break;
                    162:     }
                    163:     DPRINTF("read reg[%d] = %x\n", (int)saddr, ret);
                    164:     return ret;
                    165: }
                    166: 
                    167: static void iommu_mem_writel(void *opaque, target_phys_addr_t addr,
                    168:                              uint32_t val)
                    169: {
                    170:     IOMMUState *s = opaque;
                    171:     target_phys_addr_t saddr;
                    172: 
                    173:     saddr = addr >> 2;
                    174:     DPRINTF("write reg[%d] = %x\n", (int)saddr, val);
                    175:     switch (saddr) {
                    176:     case IOMMU_CTRL:
                    177:         switch (val & IOMMU_CTRL_RNGE) {
                    178:         case IOMMU_RNGE_16MB:
                    179:             s->iostart = 0xffffffffff000000ULL;
                    180:             break;
                    181:         case IOMMU_RNGE_32MB:
                    182:             s->iostart = 0xfffffffffe000000ULL;
                    183:             break;
                    184:         case IOMMU_RNGE_64MB:
                    185:             s->iostart = 0xfffffffffc000000ULL;
                    186:             break;
                    187:         case IOMMU_RNGE_128MB:
                    188:             s->iostart = 0xfffffffff8000000ULL;
                    189:             break;
                    190:         case IOMMU_RNGE_256MB:
                    191:             s->iostart = 0xfffffffff0000000ULL;
                    192:             break;
                    193:         case IOMMU_RNGE_512MB:
                    194:             s->iostart = 0xffffffffe0000000ULL;
                    195:             break;
                    196:         case IOMMU_RNGE_1GB:
                    197:             s->iostart = 0xffffffffc0000000ULL;
                    198:             break;
                    199:         default:
                    200:         case IOMMU_RNGE_2GB:
                    201:             s->iostart = 0xffffffff80000000ULL;
                    202:             break;
                    203:         }
                    204:         DPRINTF("iostart = " TARGET_FMT_plx "\n", s->iostart);
                    205:         s->regs[saddr] = ((val & IOMMU_CTRL_MASK) | s->version);
                    206:         break;
                    207:     case IOMMU_BASE:
                    208:         s->regs[saddr] = val & IOMMU_BASE_MASK;
                    209:         break;
                    210:     case IOMMU_TLBFLUSH:
                    211:         DPRINTF("tlb flush %x\n", val);
                    212:         s->regs[saddr] = val & IOMMU_TLBFLUSH_MASK;
                    213:         break;
                    214:     case IOMMU_PGFLUSH:
                    215:         DPRINTF("page flush %x\n", val);
                    216:         s->regs[saddr] = val & IOMMU_PGFLUSH_MASK;
                    217:         break;
                    218:     case IOMMU_AFAR:
                    219:         s->regs[saddr] = val;
                    220:         qemu_irq_lower(s->irq);
                    221:         break;
                    222:     case IOMMU_AER:
                    223:         s->regs[saddr] = (val & IOMMU_AER_MASK) | IOMMU_AER_EN_P0_ARB;
                    224:         break;
                    225:     case IOMMU_AFSR:
                    226:         s->regs[saddr] = (val & IOMMU_AFSR_MASK) | IOMMU_AFSR_RESV;
                    227:         qemu_irq_lower(s->irq);
                    228:         break;
                    229:     case IOMMU_SBCFG0:
                    230:     case IOMMU_SBCFG1:
                    231:     case IOMMU_SBCFG2:
                    232:     case IOMMU_SBCFG3:
                    233:         s->regs[saddr] = val & IOMMU_SBCFG_MASK;
                    234:         break;
                    235:     case IOMMU_ARBEN:
                    236:         // XXX implement SBus probing: fault when reading unmapped
                    237:         // addresses, fault cause and address stored to MMU/IOMMU
                    238:         s->regs[saddr] = (val & IOMMU_ARBEN_MASK) | IOMMU_MID;
                    239:         break;
                    240:     case IOMMU_MASK_ID:
                    241:         s->regs[saddr] |= val & IOMMU_MASK_ID_MASK;
                    242:         break;
                    243:     default:
                    244:         s->regs[saddr] = val;
                    245:         break;
                    246:     }
                    247: }
                    248: 
                    249: static CPUReadMemoryFunc * const iommu_mem_read[3] = {
                    250:     NULL,
                    251:     NULL,
                    252:     iommu_mem_readl,
                    253: };
                    254: 
                    255: static CPUWriteMemoryFunc * const iommu_mem_write[3] = {
                    256:     NULL,
                    257:     NULL,
                    258:     iommu_mem_writel,
                    259: };
                    260: 
                    261: static uint32_t iommu_page_get_flags(IOMMUState *s, target_phys_addr_t addr)
                    262: {
                    263:     uint32_t ret;
                    264:     target_phys_addr_t iopte;
                    265: #ifdef DEBUG_IOMMU
                    266:     target_phys_addr_t pa = addr;
                    267: #endif
                    268: 
                    269:     iopte = s->regs[IOMMU_BASE] << 4;
                    270:     addr &= ~s->iostart;
                    271:     iopte += (addr >> (IOMMU_PAGE_SHIFT - 2)) & ~3;
                    272:     cpu_physical_memory_read(iopte, (uint8_t *)&ret, 4);
                    273:     tswap32s(&ret);
                    274:     DPRINTF("get flags addr " TARGET_FMT_plx " => pte " TARGET_FMT_plx
                    275:             ", *pte = %x\n", pa, iopte, ret);
                    276: 
                    277:     return ret;
                    278: }
                    279: 
                    280: static target_phys_addr_t iommu_translate_pa(target_phys_addr_t addr,
                    281:                                              uint32_t pte)
                    282: {
                    283:     target_phys_addr_t pa;
                    284: 
                    285:     pa = ((pte & IOPTE_PAGE) << 4) + (addr & ~IOMMU_PAGE_MASK);
                    286:     DPRINTF("xlate dva " TARGET_FMT_plx " => pa " TARGET_FMT_plx
                    287:             " (iopte = %x)\n", addr, pa, pte);
                    288: 
                    289:     return pa;
                    290: }
                    291: 
                    292: static void iommu_bad_addr(IOMMUState *s, target_phys_addr_t addr,
                    293:                            int is_write)
                    294: {
                    295:     DPRINTF("bad addr " TARGET_FMT_plx "\n", addr);
                    296:     s->regs[IOMMU_AFSR] = IOMMU_AFSR_ERR | IOMMU_AFSR_LE | IOMMU_AFSR_RESV |
                    297:         IOMMU_AFSR_FAV;
                    298:     if (!is_write)
                    299:         s->regs[IOMMU_AFSR] |= IOMMU_AFSR_RD;
                    300:     s->regs[IOMMU_AFAR] = addr;
                    301:     qemu_irq_raise(s->irq);
                    302: }
                    303: 
                    304: void sparc_iommu_memory_rw(void *opaque, target_phys_addr_t addr,
                    305:                            uint8_t *buf, int len, int is_write)
                    306: {
                    307:     int l;
                    308:     uint32_t flags;
                    309:     target_phys_addr_t page, phys_addr;
                    310: 
                    311:     while (len > 0) {
                    312:         page = addr & IOMMU_PAGE_MASK;
                    313:         l = (page + IOMMU_PAGE_SIZE) - addr;
                    314:         if (l > len)
                    315:             l = len;
                    316:         flags = iommu_page_get_flags(opaque, page);
                    317:         if (!(flags & IOPTE_VALID)) {
                    318:             iommu_bad_addr(opaque, page, is_write);
                    319:             return;
                    320:         }
                    321:         phys_addr = iommu_translate_pa(addr, flags);
                    322:         if (is_write) {
                    323:             if (!(flags & IOPTE_WRITE)) {
                    324:                 iommu_bad_addr(opaque, page, is_write);
                    325:                 return;
                    326:             }
                    327:             cpu_physical_memory_write(phys_addr, buf, l);
                    328:         } else {
                    329:             cpu_physical_memory_read(phys_addr, buf, l);
                    330:         }
                    331:         len -= l;
                    332:         buf += l;
                    333:         addr += l;
                    334:     }
                    335: }
                    336: 
                    337: static const VMStateDescription vmstate_iommu = {
                    338:     .name ="iommu",
                    339:     .version_id = 2,
                    340:     .minimum_version_id = 2,
                    341:     .minimum_version_id_old = 2,
                    342:     .fields      = (VMStateField []) {
                    343:         VMSTATE_UINT32_ARRAY(regs, IOMMUState, IOMMU_NREGS),
                    344:         VMSTATE_UINT64(iostart, IOMMUState),
                    345:         VMSTATE_END_OF_LIST()
                    346:     }
                    347: };
                    348: 
                    349: static void iommu_reset(DeviceState *d)
                    350: {
                    351:     IOMMUState *s = container_of(d, IOMMUState, busdev.qdev);
                    352: 
                    353:     memset(s->regs, 0, IOMMU_NREGS * 4);
                    354:     s->iostart = 0;
                    355:     s->regs[IOMMU_CTRL] = s->version;
                    356:     s->regs[IOMMU_ARBEN] = IOMMU_MID;
                    357:     s->regs[IOMMU_AFSR] = IOMMU_AFSR_RESV;
                    358:     s->regs[IOMMU_AER] = IOMMU_AER_EN_P0_ARB | IOMMU_AER_EN_P1_ARB;
                    359:     s->regs[IOMMU_MASK_ID] = IOMMU_TS_MASK;
                    360: }
                    361: 
                    362: static int iommu_init1(SysBusDevice *dev)
                    363: {
                    364:     IOMMUState *s = FROM_SYSBUS(IOMMUState, dev);
                    365:     int io;
                    366: 
                    367:     sysbus_init_irq(dev, &s->irq);
                    368: 
                    369:     io = cpu_register_io_memory(iommu_mem_read, iommu_mem_write, s);
                    370:     sysbus_init_mmio(dev, IOMMU_NREGS * sizeof(uint32_t), io);
                    371: 
                    372:     return 0;
                    373: }
                    374: 
                    375: static SysBusDeviceInfo iommu_info = {
                    376:     .init = iommu_init1,
                    377:     .qdev.name  = "iommu",
                    378:     .qdev.size  = sizeof(IOMMUState),
                    379:     .qdev.vmsd  = &vmstate_iommu,
                    380:     .qdev.reset = iommu_reset,
                    381:     .qdev.props = (Property[]) {
                    382:         DEFINE_PROP_HEX32("version", IOMMUState, version, 0),
                    383:         DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
                    384:     }
                    385: };
                    386: 
                    387: static void iommu_register_devices(void)
                    388: {
                    389:     sysbus_register_withprop(&iommu_info);
                    390: }
                    391: 
                    392: device_init(iommu_register_devices)

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