metag: make an array's type unsigned char[]
[external/binutils.git] / gdb / spu-linux-nat.c
1 /* SPU native-dependent code for GDB, the GNU debugger.
2    Copyright (C) 2006-2016 Free Software Foundation, Inc.
3
4    Contributed by Ulrich Weigand <uweigand@de.ibm.com>.
5
6    This file is part of GDB.
7
8    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9    it under the terms of the GNU General Public License as published by
10    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
11    (at your option) any later version.
12
13    This program is distributed in the hope that it will be useful,
14    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16    GNU General Public License for more details.
17
18    You should have received a copy of the GNU General Public License
19    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "defs.h"
22 #include "gdbcore.h"
23 #include "target.h"
24 #include "inferior.h"
25 #include "inf-child.h"
26 #include "inf-ptrace.h"
27 #include "regcache.h"
28 #include "symfile.h"
29 #include "gdb_wait.h"
30 #include "gdbthread.h"
31 #include "gdb_bfd.h"
32
33 #include "nat/gdb_ptrace.h"
34 #include <asm/ptrace.h>
35 #include <sys/types.h>
36
37 #include "spu-tdep.h"
38
39 /* PPU side system calls.  */
40 #define INSTR_SC        0x44000002
41 #define NR_spu_run      0x0116
42
43
44 /* Fetch PPU register REGNO.  */
45 static ULONGEST
46 fetch_ppc_register (int regno)
47 {
48   PTRACE_TYPE_RET res;
49
50   int tid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
51   if (tid == 0)
52     tid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
53
54 #ifndef __powerpc64__
55   /* If running as a 32-bit process on a 64-bit system, we attempt
56      to get the full 64-bit register content of the target process.
57      If the PPC special ptrace call fails, we're on a 32-bit system;
58      just fall through to the regular ptrace call in that case.  */
59   {
60     gdb_byte buf[8];
61
62     errno = 0;
63     ptrace (PPC_PTRACE_PEEKUSR_3264, tid,
64             (PTRACE_TYPE_ARG3) (regno * 8), buf);
65     if (errno == 0)
66       ptrace (PPC_PTRACE_PEEKUSR_3264, tid,
67               (PTRACE_TYPE_ARG3) (regno * 8 + 4), buf + 4);
68     if (errno == 0)
69       return (ULONGEST) *(uint64_t *)buf;
70   }
71 #endif
72
73   errno = 0;
74   res = ptrace (PT_READ_U, tid,
75                 (PTRACE_TYPE_ARG3) (regno * sizeof (PTRACE_TYPE_RET)), 0);
76   if (errno != 0)
77     {
78       char mess[128];
79       xsnprintf (mess, sizeof mess, "reading PPC register #%d", regno);
80       perror_with_name (_(mess));
81     }
82
83   return (ULONGEST) (unsigned long) res;
84 }
85
86 /* Fetch WORD from PPU memory at (aligned) MEMADDR in thread TID.  */
87 static int
88 fetch_ppc_memory_1 (int tid, ULONGEST memaddr, PTRACE_TYPE_RET *word)
89 {
90   errno = 0;
91
92 #ifndef __powerpc64__
93   if (memaddr >> 32)
94     {
95       uint64_t addr_8 = (uint64_t) memaddr;
96       ptrace (PPC_PTRACE_PEEKTEXT_3264, tid, (PTRACE_TYPE_ARG3) &addr_8, word);
97     }
98   else
99 #endif
100     *word = ptrace (PT_READ_I, tid, (PTRACE_TYPE_ARG3) (size_t) memaddr, 0);
101
102   return errno;
103 }
104
105 /* Store WORD into PPU memory at (aligned) MEMADDR in thread TID.  */
106 static int
107 store_ppc_memory_1 (int tid, ULONGEST memaddr, PTRACE_TYPE_RET word)
108 {
109   errno = 0;
110
111 #ifndef __powerpc64__
112   if (memaddr >> 32)
113     {
114       uint64_t addr_8 = (uint64_t) memaddr;
115       ptrace (PPC_PTRACE_POKEDATA_3264, tid, (PTRACE_TYPE_ARG3) &addr_8, word);
116     }
117   else
118 #endif
119     ptrace (PT_WRITE_D, tid, (PTRACE_TYPE_ARG3) (size_t) memaddr, word);
120
121   return errno;
122 }
123
124 /* Fetch LEN bytes of PPU memory at MEMADDR to MYADDR.  */
125 static int
126 fetch_ppc_memory (ULONGEST memaddr, gdb_byte *myaddr, int len)
127 {
128   int i, ret;
129
130   ULONGEST addr = memaddr & -(ULONGEST) sizeof (PTRACE_TYPE_RET);
131   int count = ((((memaddr + len) - addr) + sizeof (PTRACE_TYPE_RET) - 1)
132                / sizeof (PTRACE_TYPE_RET));
133   PTRACE_TYPE_RET *buffer;
134
135   int tid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
136   if (tid == 0)
137     tid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
138
139   buffer = (PTRACE_TYPE_RET *) alloca (count * sizeof (PTRACE_TYPE_RET));
140   for (i = 0; i < count; i++, addr += sizeof (PTRACE_TYPE_RET))
141     {
142       ret = fetch_ppc_memory_1 (tid, addr, &buffer[i]);
143       if (ret)
144         return ret;
145     }
146
147   memcpy (myaddr,
148           (char *) buffer + (memaddr & (sizeof (PTRACE_TYPE_RET) - 1)),
149           len);
150
151   return 0;
152 }
153
154 /* Store LEN bytes from MYADDR to PPU memory at MEMADDR.  */
155 static int
156 store_ppc_memory (ULONGEST memaddr, const gdb_byte *myaddr, int len)
157 {
158   int i, ret;
159
160   ULONGEST addr = memaddr & -(ULONGEST) sizeof (PTRACE_TYPE_RET);
161   int count = ((((memaddr + len) - addr) + sizeof (PTRACE_TYPE_RET) - 1)
162                / sizeof (PTRACE_TYPE_RET));
163   PTRACE_TYPE_RET *buffer;
164
165   int tid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
166   if (tid == 0)
167     tid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
168
169   buffer = (PTRACE_TYPE_RET *) alloca (count * sizeof (PTRACE_TYPE_RET));
170
171   if (addr != memaddr || len < (int) sizeof (PTRACE_TYPE_RET))
172     {
173       ret = fetch_ppc_memory_1 (tid, addr, &buffer[0]);
174       if (ret)
175         return ret;
176     }
177
178   if (count > 1)
179     {
180       ret = fetch_ppc_memory_1 (tid, addr + (count - 1)
181                                                * sizeof (PTRACE_TYPE_RET),
182                                 &buffer[count - 1]);
183       if (ret)
184         return ret;
185     }
186
187   memcpy ((char *) buffer + (memaddr & (sizeof (PTRACE_TYPE_RET) - 1)),
188           myaddr, len);
189
190   for (i = 0; i < count; i++, addr += sizeof (PTRACE_TYPE_RET))
191     {
192       ret = store_ppc_memory_1 (tid, addr, buffer[i]);
193       if (ret)
194         return ret;
195     }
196
197   return 0;
198 }
199
200
201 /* If the PPU thread is currently stopped on a spu_run system call,
202    return to FD and ADDR the file handle and NPC parameter address
203    used with the system call.  Return non-zero if successful.  */
204 static int 
205 parse_spufs_run (int *fd, ULONGEST *addr)
206 {
207   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (target_gdbarch ());
208   gdb_byte buf[4];
209   ULONGEST pc = fetch_ppc_register (32);  /* nip */
210
211   /* Fetch instruction preceding current NIP.  */
212   if (fetch_ppc_memory (pc-4, buf, 4) != 0)
213     return 0;
214   /* It should be a "sc" instruction.  */
215   if (extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order) != INSTR_SC)
216     return 0;
217   /* System call number should be NR_spu_run.  */
218   if (fetch_ppc_register (0) != NR_spu_run)
219     return 0;
220
221   /* Register 3 contains fd, register 4 the NPC param pointer.  */
222   *fd = fetch_ppc_register (34);  /* orig_gpr3 */
223   *addr = fetch_ppc_register (4);
224   return 1;
225 }
226
227
228 /* Implement the to_xfer_partial target_ops method for TARGET_OBJECT_SPU.
229    Copy LEN bytes at OFFSET in spufs file ANNEX into/from READBUF or WRITEBUF,
230    using the /proc file system.  */
231
232 static enum target_xfer_status
233 spu_proc_xfer_spu (const char *annex, gdb_byte *readbuf,
234                    const gdb_byte *writebuf,
235                    ULONGEST offset, ULONGEST len, ULONGEST *xfered_len)
236 {
237   char buf[128];
238   int fd = 0;
239   int ret = -1;
240   int pid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
241
242   if (!annex)
243     return TARGET_XFER_EOF;
244
245   xsnprintf (buf, sizeof buf, "/proc/%d/fd/%s", pid, annex);
246   fd = open (buf, writebuf? O_WRONLY : O_RDONLY);
247   if (fd <= 0)
248     return TARGET_XFER_E_IO;
249
250   if (offset != 0
251       && lseek (fd, (off_t) offset, SEEK_SET) != (off_t) offset)
252     {
253       close (fd);
254       return TARGET_XFER_EOF;
255     }
256
257   if (writebuf)
258     ret = write (fd, writebuf, (size_t) len);
259   else if (readbuf)
260     ret = read (fd, readbuf, (size_t) len);
261
262   close (fd);
263   if (ret < 0)
264     return TARGET_XFER_E_IO;
265   else if (ret == 0)
266     return TARGET_XFER_EOF;
267   else
268     {
269       *xfered_len = (ULONGEST) ret;
270       return TARGET_XFER_OK;
271     }
272 }
273
274
275 /* Inferior memory should contain an SPE executable image at location ADDR.
276    Allocate a BFD representing that executable.  Return NULL on error.  */
277
278 static void *
279 spu_bfd_iovec_open (struct bfd *nbfd, void *open_closure)
280 {
281   return open_closure;
282 }
283
284 static int
285 spu_bfd_iovec_close (struct bfd *nbfd, void *stream)
286 {
287   xfree (stream);
288
289   /* Zero means success.  */
290   return 0;
291 }
292
293 static file_ptr
294 spu_bfd_iovec_pread (struct bfd *abfd, void *stream, void *buf,
295                      file_ptr nbytes, file_ptr offset)
296 {
297   ULONGEST addr = *(ULONGEST *)stream;
298
299   if (fetch_ppc_memory (addr + offset, (gdb_byte *)buf, nbytes) != 0)
300     {
301       bfd_set_error (bfd_error_invalid_operation);
302       return -1;
303     }
304
305   return nbytes;
306 }
307
308 static int
309 spu_bfd_iovec_stat (struct bfd *abfd, void *stream, struct stat *sb)
310 {
311   /* We don't have an easy way of finding the size of embedded spu
312      images.  We could parse the in-memory ELF header and section
313      table to find the extent of the last section but that seems
314      pointless when the size is needed only for checks of other
315      parsed values in dbxread.c.  */
316   memset (sb, 0, sizeof (struct stat));
317   sb->st_size = INT_MAX;
318   return 0;
319 }
320
321 static bfd *
322 spu_bfd_open (ULONGEST addr)
323 {
324   struct bfd *nbfd;
325   asection *spu_name;
326
327   ULONGEST *open_closure = XNEW (ULONGEST);
328   *open_closure = addr;
329
330   nbfd = gdb_bfd_openr_iovec ("<in-memory>", "elf32-spu",
331                               spu_bfd_iovec_open, open_closure,
332                               spu_bfd_iovec_pread, spu_bfd_iovec_close,
333                               spu_bfd_iovec_stat);
334   if (!nbfd)
335     return NULL;
336
337   if (!bfd_check_format (nbfd, bfd_object))
338     {
339       gdb_bfd_unref (nbfd);
340       return NULL;
341     }
342
343   /* Retrieve SPU name note and update BFD name.  */
344   spu_name = bfd_get_section_by_name (nbfd, ".note.spu_name");
345   if (spu_name)
346     {
347       int sect_size = bfd_section_size (nbfd, spu_name);
348       if (sect_size > 20)
349         {
350           char *buf = (char *)alloca (sect_size - 20 + 1);
351           bfd_get_section_contents (nbfd, spu_name, buf, 20, sect_size - 20);
352           buf[sect_size - 20] = '\0';
353
354           xfree ((char *)nbfd->filename);
355           nbfd->filename = xstrdup (buf);
356         }
357     }
358
359   return nbfd;
360 }
361
362 /* INFERIOR_FD is a file handle passed by the inferior to the
363    spu_run system call.  Assuming the SPE context was allocated
364    by the libspe library, try to retrieve the main SPE executable
365    file from its copy within the target process.  */
366 static void
367 spu_symbol_file_add_from_memory (int inferior_fd)
368 {
369   ULONGEST addr;
370   struct bfd *nbfd;
371
372   gdb_byte id[128];
373   char annex[32];
374   ULONGEST len;
375   enum target_xfer_status status;
376
377   /* Read object ID.  */
378   xsnprintf (annex, sizeof annex, "%d/object-id", inferior_fd);
379   status = spu_proc_xfer_spu (annex, id, NULL, 0, sizeof id, &len);
380   if (status != TARGET_XFER_OK || len >= sizeof id)
381     return;
382   id[len] = 0;
383   addr = strtoulst ((const char *) id, NULL, 16);
384   if (!addr)
385     return;
386
387   /* Open BFD representing SPE executable and read its symbols.  */
388   nbfd = spu_bfd_open (addr);
389   if (nbfd)
390     {
391       struct cleanup *cleanup = make_cleanup_bfd_unref (nbfd);
392
393       symbol_file_add_from_bfd (nbfd, bfd_get_filename (nbfd),
394                                 SYMFILE_VERBOSE | SYMFILE_MAINLINE,
395                                 NULL, 0, NULL);
396       do_cleanups (cleanup);
397     }
398 }
399
400
401 /* Override the post_startup_inferior routine to continue running
402    the inferior until the first spu_run system call.  */
403 static void
404 spu_child_post_startup_inferior (struct target_ops *self, ptid_t ptid)
405 {
406   int fd;
407   ULONGEST addr;
408
409   int tid = ptid_get_lwp (ptid);
410   if (tid == 0)
411     tid = ptid_get_pid (ptid);
412   
413   while (!parse_spufs_run (&fd, &addr))
414     {
415       ptrace (PT_SYSCALL, tid, (PTRACE_TYPE_ARG3) 0, 0);
416       waitpid (tid, NULL, __WALL | __WNOTHREAD);
417     }
418 }
419
420 /* Override the post_attach routine to try load the SPE executable
421    file image from its copy inside the target process.  */
422 static void
423 spu_child_post_attach (struct target_ops *self, int pid)
424 {
425   int fd;
426   ULONGEST addr;
427
428   /* Like child_post_startup_inferior, if we happened to attach to
429      the inferior while it wasn't currently in spu_run, continue 
430      running it until we get back there.  */
431   while (!parse_spufs_run (&fd, &addr))
432     {
433       ptrace (PT_SYSCALL, pid, (PTRACE_TYPE_ARG3) 0, 0);
434       waitpid (pid, NULL, __WALL | __WNOTHREAD);
435     }
436
437   /* If the user has not provided an executable file, try to extract
438      the image from inside the target process.  */
439   if (!get_exec_file (0))
440     spu_symbol_file_add_from_memory (fd);
441 }
442
443 /* Wait for child PTID to do something.  Return id of the child,
444    minus_one_ptid in case of error; store status into *OURSTATUS.  */
445 static ptid_t
446 spu_child_wait (struct target_ops *ops,
447                 ptid_t ptid, struct target_waitstatus *ourstatus, int options)
448 {
449   int save_errno;
450   int status;
451   pid_t pid;
452
453   do
454     {
455       set_sigint_trap ();       /* Causes SIGINT to be passed on to the
456                                    attached process.  */
457
458       pid = waitpid (ptid_get_pid (ptid), &status, 0);
459       if (pid == -1 && errno == ECHILD)
460         /* Try again with __WCLONE to check cloned processes.  */
461         pid = waitpid (ptid_get_pid (ptid), &status, __WCLONE);
462
463       save_errno = errno;
464
465       /* Make sure we don't report an event for the exit of the
466          original program, if we've detached from it.  */
467       if (pid != -1 && !WIFSTOPPED (status)
468           && pid != ptid_get_pid (inferior_ptid))
469         {
470           pid = -1;
471           save_errno = EINTR;
472         }
473
474       clear_sigint_trap ();
475     }
476   while (pid == -1 && save_errno == EINTR);
477
478   if (pid == -1)
479     {
480       warning (_("Child process unexpectedly missing: %s"),
481                safe_strerror (save_errno));
482
483       /* Claim it exited with unknown signal.  */
484       ourstatus->kind = TARGET_WAITKIND_SIGNALLED;
485       ourstatus->value.sig = GDB_SIGNAL_UNKNOWN;
486       return inferior_ptid;
487     }
488
489   store_waitstatus (ourstatus, status);
490   return pid_to_ptid (pid);
491 }
492
493 /* Override the fetch_inferior_register routine.  */
494 static void
495 spu_fetch_inferior_registers (struct target_ops *ops,
496                               struct regcache *regcache, int regno)
497 {
498   int fd;
499   ULONGEST addr;
500
501   /* We must be stopped on a spu_run system call.  */
502   if (!parse_spufs_run (&fd, &addr))
503     return;
504
505   /* The ID register holds the spufs file handle.  */
506   if (regno == -1 || regno == SPU_ID_REGNUM)
507     {
508       struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
509       enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
510       gdb_byte buf[4];
511       store_unsigned_integer (buf, 4, byte_order, fd);
512       regcache_raw_supply (regcache, SPU_ID_REGNUM, buf);
513     }
514
515   /* The NPC register is found at ADDR.  */
516   if (regno == -1 || regno == SPU_PC_REGNUM)
517     {
518       gdb_byte buf[4];
519       if (fetch_ppc_memory (addr, buf, 4) == 0)
520         regcache_raw_supply (regcache, SPU_PC_REGNUM, buf);
521     }
522
523   /* The GPRs are found in the "regs" spufs file.  */
524   if (regno == -1 || (regno >= 0 && regno < SPU_NUM_GPRS))
525     {
526       gdb_byte buf[16 * SPU_NUM_GPRS];
527       char annex[32];
528       int i;
529       ULONGEST len;
530
531       xsnprintf (annex, sizeof annex, "%d/regs", fd);
532       if ((spu_proc_xfer_spu (annex, buf, NULL, 0, sizeof buf, &len)
533            == TARGET_XFER_OK)
534           && len == sizeof buf)
535         for (i = 0; i < SPU_NUM_GPRS; i++)
536           regcache_raw_supply (regcache, i, buf + i*16);
537     }
538 }
539
540 /* Override the store_inferior_register routine.  */
541 static void
542 spu_store_inferior_registers (struct target_ops *ops,
543                               struct regcache *regcache, int regno)
544 {
545   int fd;
546   ULONGEST addr;
547
548   /* We must be stopped on a spu_run system call.  */
549   if (!parse_spufs_run (&fd, &addr))
550     return;
551
552   /* The NPC register is found at ADDR.  */
553   if (regno == -1 || regno == SPU_PC_REGNUM)
554     {
555       gdb_byte buf[4];
556       regcache_raw_collect (regcache, SPU_PC_REGNUM, buf);
557       store_ppc_memory (addr, buf, 4);
558     }
559
560   /* The GPRs are found in the "regs" spufs file.  */
561   if (regno == -1 || (regno >= 0 && regno < SPU_NUM_GPRS))
562     {
563       gdb_byte buf[16 * SPU_NUM_GPRS];
564       char annex[32];
565       int i;
566       ULONGEST len;
567
568       for (i = 0; i < SPU_NUM_GPRS; i++)
569         regcache_raw_collect (regcache, i, buf + i*16);
570
571       xsnprintf (annex, sizeof annex, "%d/regs", fd);
572       spu_proc_xfer_spu (annex, NULL, buf, 0, sizeof buf, &len);
573     }
574 }
575
576 /* Override the to_xfer_partial routine.  */
577 static enum target_xfer_status
578 spu_xfer_partial (struct target_ops *ops,
579                   enum target_object object, const char *annex,
580                   gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf,
581                   ULONGEST offset, ULONGEST len, ULONGEST *xfered_len)
582 {
583   if (object == TARGET_OBJECT_SPU)
584     return spu_proc_xfer_spu (annex, readbuf, writebuf, offset, len,
585                               xfered_len);
586
587   if (object == TARGET_OBJECT_MEMORY)
588     {
589       int fd;
590       ULONGEST addr;
591       char mem_annex[32], lslr_annex[32];
592       gdb_byte buf[32];
593       ULONGEST lslr;
594       enum target_xfer_status ret;
595
596       /* We must be stopped on a spu_run system call.  */
597       if (!parse_spufs_run (&fd, &addr))
598         return TARGET_XFER_EOF;
599
600       /* Use the "mem" spufs file to access SPU local store.  */
601       xsnprintf (mem_annex, sizeof mem_annex, "%d/mem", fd);
602       ret = spu_proc_xfer_spu (mem_annex, readbuf, writebuf, offset, len,
603                                xfered_len);
604       if (ret == TARGET_XFER_OK)
605         return ret;
606
607       /* SPU local store access wraps the address around at the
608          local store limit.  We emulate this here.  To avoid needing
609          an extra access to retrieve the LSLR, we only do that after
610          trying the original address first, and getting end-of-file.  */
611       xsnprintf (lslr_annex, sizeof lslr_annex, "%d/lslr", fd);
612       memset (buf, 0, sizeof buf);
613       if (spu_proc_xfer_spu (lslr_annex, buf, NULL, 0, sizeof buf, xfered_len)
614           != TARGET_XFER_OK)
615         return ret;
616
617       lslr = strtoulst ((const char *) buf, NULL, 16);
618       return spu_proc_xfer_spu (mem_annex, readbuf, writebuf,
619                                 offset & lslr, len, xfered_len);
620     }
621
622   return TARGET_XFER_E_IO;
623 }
624
625 /* Override the to_can_use_hw_breakpoint routine.  */
626 static int
627 spu_can_use_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
628                            enum bptype type, int cnt, int othertype)
629 {
630   return 0;
631 }
632
633 /* -Wmissing-prototypes */
634 extern initialize_file_ftype _initialize_spu_nat;
635
636 /* Initialize SPU native target.  */
637 void 
638 _initialize_spu_nat (void)
639 {
640   /* Generic ptrace methods.  */
641   struct target_ops *t;
642   t = inf_ptrace_target ();
643
644   /* Add SPU methods.  */
645   t->to_post_attach = spu_child_post_attach;  
646   t->to_post_startup_inferior = spu_child_post_startup_inferior;
647   t->to_wait = spu_child_wait;
648   t->to_fetch_registers = spu_fetch_inferior_registers;
649   t->to_store_registers = spu_store_inferior_registers;
650   t->to_xfer_partial = spu_xfer_partial;
651   t->to_can_use_hw_breakpoint = spu_can_use_hw_breakpoint;
652
653   /* Register SPU target.  */
654   add_target (t);
655 }