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  • Committer: Al Stone
  • Date: 2012-02-09 01:17:20 UTC
  • Revision ID: albert.stone@canonical.com-20120209011720-tztl7ik3qayz80p4
first commit to bzr for qemu

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Lines of Context:
 
1
\input texinfo @c -*- texinfo -*-
 
2
@c %**start of header
 
3
@setfilename qemu-tech.info
 
4
 
 
5
@documentlanguage en
 
6
@documentencoding UTF-8
 
7
 
 
8
@settitle QEMU Internals
 
9
@exampleindent 0
 
10
@paragraphindent 0
 
11
@c %**end of header
 
12
 
 
13
@ifinfo
 
14
@direntry
 
15
* QEMU Internals: (qemu-tech).   The QEMU Emulator Internals.
 
16
@end direntry
 
17
@end ifinfo
 
18
 
 
19
@iftex
 
20
@titlepage
 
21
@sp 7
 
22
@center @titlefont{QEMU Internals}
 
23
@sp 3
 
24
@end titlepage
 
25
@end iftex
 
26
 
 
27
@ifnottex
 
28
@node Top
 
29
@top
 
30
 
 
31
@menu
 
32
* Introduction::
 
33
* QEMU Internals::
 
34
* Regression Tests::
 
35
* Index::
 
36
@end menu
 
37
@end ifnottex
 
38
 
 
39
@contents
 
40
 
 
41
@node Introduction
 
42
@chapter Introduction
 
43
 
 
44
@menu
 
45
* intro_features::         Features
 
46
* intro_x86_emulation::    x86 and x86-64 emulation
 
47
* intro_arm_emulation::    ARM emulation
 
48
* intro_mips_emulation::   MIPS emulation
 
49
* intro_ppc_emulation::    PowerPC emulation
 
50
* intro_sparc_emulation::  Sparc32 and Sparc64 emulation
 
51
* intro_xtensa_emulation:: Xtensa emulation
 
52
* intro_other_emulation::  Other CPU emulation
 
53
@end menu
 
54
 
 
55
@node intro_features
 
56
@section Features
 
57
 
 
58
QEMU is a FAST! processor emulator using a portable dynamic
 
59
translator.
 
60
 
 
61
QEMU has two operating modes:
 
62
 
 
63
@itemize @minus
 
64
 
 
65
@item
 
66
Full system emulation. In this mode (full platform virtualization),
 
67
QEMU emulates a full system (usually a PC), including a processor and
 
68
various peripherals. It can be used to launch several different
 
69
Operating Systems at once without rebooting the host machine or to
 
70
debug system code.
 
71
 
 
72
@item
 
73
User mode emulation. In this mode (application level virtualization),
 
74
QEMU can launch processes compiled for one CPU on another CPU, however
 
75
the Operating Systems must match. This can be used for example to ease
 
76
cross-compilation and cross-debugging.
 
77
@end itemize
 
78
 
 
79
As QEMU requires no host kernel driver to run, it is very safe and
 
80
easy to use.
 
81
 
 
82
QEMU generic features:
 
83
 
 
84
@itemize
 
85
 
 
86
@item User space only or full system emulation.
 
87
 
 
88
@item Using dynamic translation to native code for reasonable speed.
 
89
 
 
90
@item
 
91
Working on x86, x86_64 and PowerPC32/64 hosts. Being tested on ARM,
 
92
HPPA, Sparc32 and Sparc64. Previous versions had some support for
 
93
Alpha and S390 hosts, but TCG (see below) doesn't support those yet.
 
94
 
 
95
@item Self-modifying code support.
 
96
 
 
97
@item Precise exceptions support.
 
98
 
 
99
@item The virtual CPU is a library (@code{libqemu}) which can be used
 
100
in other projects (look at @file{qemu/tests/qruncom.c} to have an
 
101
example of user mode @code{libqemu} usage).
 
102
 
 
103
@item
 
104
Floating point library supporting both full software emulation and
 
105
native host FPU instructions.
 
106
 
 
107
@end itemize
 
108
 
 
109
QEMU user mode emulation features:
 
110
@itemize
 
111
@item Generic Linux system call converter, including most ioctls.
 
112
 
 
113
@item clone() emulation using native CPU clone() to use Linux scheduler for threads.
 
114
 
 
115
@item Accurate signal handling by remapping host signals to target signals.
 
116
@end itemize
 
117
 
 
118
Linux user emulator (Linux host only) can be used to launch the Wine
 
119
Windows API emulator (@url{http://www.winehq.org}). A Darwin user
 
120
emulator (Darwin hosts only) exists and a BSD user emulator for BSD
 
121
hosts is under development. It would also be possible to develop a
 
122
similar user emulator for Solaris.
 
123
 
 
124
QEMU full system emulation features:
 
125
@itemize
 
126
@item
 
127
QEMU uses a full software MMU for maximum portability.
 
128
 
 
129
@item
 
130
QEMU can optionally use an in-kernel accelerator, like kvm. The accelerators 
 
131
execute some of the guest code natively, while
 
132
continuing to emulate the rest of the machine.
 
133
 
 
134
@item
 
135
Various hardware devices can be emulated and in some cases, host
 
136
devices (e.g. serial and parallel ports, USB, drives) can be used
 
137
transparently by the guest Operating System. Host device passthrough
 
138
can be used for talking to external physical peripherals (e.g. a
 
139
webcam, modem or tape drive).
 
140
 
 
141
@item
 
142
Symmetric multiprocessing (SMP) even on a host with a single CPU. On a
 
143
SMP host system, QEMU can use only one CPU fully due to difficulty in
 
144
implementing atomic memory accesses efficiently.
 
145
 
 
146
@end itemize
 
147
 
 
148
@node intro_x86_emulation
 
149
@section x86 and x86-64 emulation
 
150
 
 
151
QEMU x86 target features:
 
152
 
 
153
@itemize
 
154
 
 
155
@item The virtual x86 CPU supports 16 bit and 32 bit addressing with segmentation.
 
156
LDT/GDT and IDT are emulated. VM86 mode is also supported to run
 
157
DOSEMU. There is some support for MMX/3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3,
 
158
and SSE4 as well as x86-64 SVM.
 
159
 
 
160
@item Support of host page sizes bigger than 4KB in user mode emulation.
 
161
 
 
162
@item QEMU can emulate itself on x86.
 
163
 
 
164
@item An extensive Linux x86 CPU test program is included @file{tests/test-i386}.
 
165
It can be used to test other x86 virtual CPUs.
 
166
 
 
167
@end itemize
 
168
 
 
169
Current QEMU limitations:
 
170
 
 
171
@itemize
 
172
 
 
173
@item Limited x86-64 support.
 
174
 
 
175
@item IPC syscalls are missing.
 
176
 
 
177
@item The x86 segment limits and access rights are not tested at every
 
178
memory access (yet). Hopefully, very few OSes seem to rely on that for
 
179
normal use.
 
180
 
 
181
@end itemize
 
182
 
 
183
@node intro_arm_emulation
 
184
@section ARM emulation
 
185
 
 
186
@itemize
 
187
 
 
188
@item Full ARM 7 user emulation.
 
189
 
 
190
@item NWFPE FPU support included in user Linux emulation.
 
191
 
 
192
@item Can run most ARM Linux binaries.
 
193
 
 
194
@end itemize
 
195
 
 
196
@node intro_mips_emulation
 
197
@section MIPS emulation
 
198
 
 
199
@itemize
 
200
 
 
201
@item The system emulation allows full MIPS32/MIPS64 Release 2 emulation,
 
202
including privileged instructions, FPU and MMU, in both little and big
 
203
endian modes.
 
204
 
 
205
@item The Linux userland emulation can run many 32 bit MIPS Linux binaries.
 
206
 
 
207
@end itemize
 
208
 
 
209
Current QEMU limitations:
 
210
 
 
211
@itemize
 
212
 
 
213
@item Self-modifying code is not always handled correctly.
 
214
 
 
215
@item 64 bit userland emulation is not implemented.
 
216
 
 
217
@item The system emulation is not complete enough to run real firmware.
 
218
 
 
219
@item The watchpoint debug facility is not implemented.
 
220
 
 
221
@end itemize
 
222
 
 
223
@node intro_ppc_emulation
 
224
@section PowerPC emulation
 
225
 
 
226
@itemize
 
227
 
 
228
@item Full PowerPC 32 bit emulation, including privileged instructions,
 
229
FPU and MMU.
 
230
 
 
231
@item Can run most PowerPC Linux binaries.
 
232
 
 
233
@end itemize
 
234
 
 
235
@node intro_sparc_emulation
 
236
@section Sparc32 and Sparc64 emulation
 
237
 
 
238
@itemize
 
239
 
 
240
@item Full SPARC V8 emulation, including privileged
 
241
instructions, FPU and MMU. SPARC V9 emulation includes most privileged
 
242
and VIS instructions, FPU and I/D MMU. Alignment is fully enforced.
 
243
 
 
244
@item Can run most 32-bit SPARC Linux binaries, SPARC32PLUS Linux binaries and
 
245
some 64-bit SPARC Linux binaries.
 
246
 
 
247
@end itemize
 
248
 
 
249
Current QEMU limitations:
 
250
 
 
251
@itemize
 
252
 
 
253
@item IPC syscalls are missing.
 
254
 
 
255
@item Floating point exception support is buggy.
 
256
 
 
257
@item Atomic instructions are not correctly implemented.
 
258
 
 
259
@item There are still some problems with Sparc64 emulators.
 
260
 
 
261
@end itemize
 
262
 
 
263
@node intro_xtensa_emulation
 
264
@section Xtensa emulation
 
265
 
 
266
@itemize
 
267
 
 
268
@item Core Xtensa ISA emulation, including most options: code density,
 
269
loop, extended L32R, 16- and 32-bit multiplication, 32-bit division,
 
270
MAC16, miscellaneous operations, boolean, multiprocessor synchronization,
 
271
conditional store, exceptions, relocatable vectors, unaligned exception,
 
272
interrupts (including high priority and timer), hardware alignment,
 
273
region protection, region translation, MMU, windowed registers, thread
 
274
pointer, processor ID.
 
275
 
 
276
@item Not implemented options: FP coprocessor, coprocessor context,
 
277
data/instruction cache (including cache prefetch and locking), XLMI,
 
278
processor interface, debug. Also options not covered by the core ISA
 
279
(e.g. FLIX, wide branches) are not implemented.
 
280
 
 
281
@item Can run most Xtensa Linux binaries.
 
282
 
 
283
@item New core configuration that requires no additional instructions
 
284
may be created from overlay with minimal amount of hand-written code.
 
285
 
 
286
@end itemize
 
287
 
 
288
@node intro_other_emulation
 
289
@section Other CPU emulation
 
290
 
 
291
In addition to the above, QEMU supports emulation of other CPUs with
 
292
varying levels of success. These are:
 
293
 
 
294
@itemize
 
295
 
 
296
@item
 
297
Alpha
 
298
@item
 
299
CRIS
 
300
@item
 
301
M68k
 
302
@item
 
303
SH4
 
304
@end itemize
 
305
 
 
306
@node QEMU Internals
 
307
@chapter QEMU Internals
 
308
 
 
309
@menu
 
310
* QEMU compared to other emulators::
 
311
* Portable dynamic translation::
 
312
* Condition code optimisations::
 
313
* CPU state optimisations::
 
314
* Translation cache::
 
315
* Direct block chaining::
 
316
* Self-modifying code and translated code invalidation::
 
317
* Exception support::
 
318
* MMU emulation::
 
319
* Device emulation::
 
320
* Hardware interrupts::
 
321
* User emulation specific details::
 
322
* Bibliography::
 
323
@end menu
 
324
 
 
325
@node QEMU compared to other emulators
 
326
@section QEMU compared to other emulators
 
327
 
 
328
Like bochs [3], QEMU emulates an x86 CPU. But QEMU is much faster than
 
329
bochs as it uses dynamic compilation. Bochs is closely tied to x86 PC
 
330
emulation while QEMU can emulate several processors.
 
331
 
 
332
Like Valgrind [2], QEMU does user space emulation and dynamic
 
333
translation. Valgrind is mainly a memory debugger while QEMU has no
 
334
support for it (QEMU could be used to detect out of bound memory
 
335
accesses as Valgrind, but it has no support to track uninitialised data
 
336
as Valgrind does). The Valgrind dynamic translator generates better code
 
337
than QEMU (in particular it does register allocation) but it is closely
 
338
tied to an x86 host and target and has no support for precise exceptions
 
339
and system emulation.
 
340
 
 
341
EM86 [4] is the closest project to user space QEMU (and QEMU still uses
 
342
some of its code, in particular the ELF file loader). EM86 was limited
 
343
to an alpha host and used a proprietary and slow interpreter (the
 
344
interpreter part of the FX!32 Digital Win32 code translator [5]).
 
345
 
 
346
TWIN [6] is a Windows API emulator like Wine. It is less accurate than
 
347
Wine but includes a protected mode x86 interpreter to launch x86 Windows
 
348
executables. Such an approach has greater potential because most of the
 
349
Windows API is executed natively but it is far more difficult to develop
 
350
because all the data structures and function parameters exchanged
 
351
between the API and the x86 code must be converted.
 
352
 
 
353
User mode Linux [7] was the only solution before QEMU to launch a
 
354
Linux kernel as a process while not needing any host kernel
 
355
patches. However, user mode Linux requires heavy kernel patches while
 
356
QEMU accepts unpatched Linux kernels. The price to pay is that QEMU is
 
357
slower.
 
358
 
 
359
The Plex86 [8] PC virtualizer is done in the same spirit as the now
 
360
obsolete qemu-fast system emulator. It requires a patched Linux kernel
 
361
to work (you cannot launch the same kernel on your PC), but the
 
362
patches are really small. As it is a PC virtualizer (no emulation is
 
363
done except for some privileged instructions), it has the potential of
 
364
being faster than QEMU. The downside is that a complicated (and
 
365
potentially unsafe) host kernel patch is needed.
 
366
 
 
367
The commercial PC Virtualizers (VMWare [9], VirtualPC [10], TwoOStwo
 
368
[11]) are faster than QEMU, but they all need specific, proprietary
 
369
and potentially unsafe host drivers. Moreover, they are unable to
 
370
provide cycle exact simulation as an emulator can.
 
371
 
 
372
VirtualBox [12], Xen [13] and KVM [14] are based on QEMU. QEMU-SystemC
 
373
[15] uses QEMU to simulate a system where some hardware devices are
 
374
developed in SystemC.
 
375
 
 
376
@node Portable dynamic translation
 
377
@section Portable dynamic translation
 
378
 
 
379
QEMU is a dynamic translator. When it first encounters a piece of code,
 
380
it converts it to the host instruction set. Usually dynamic translators
 
381
are very complicated and highly CPU dependent. QEMU uses some tricks
 
382
which make it relatively easily portable and simple while achieving good
 
383
performances.
 
384
 
 
385
After the release of version 0.9.1, QEMU switched to a new method of
 
386
generating code, Tiny Code Generator or TCG. TCG relaxes the
 
387
dependency on the exact version of the compiler used. The basic idea
 
388
is to split every target instruction into a couple of RISC-like TCG
 
389
ops (see @code{target-i386/translate.c}). Some optimizations can be
 
390
performed at this stage, including liveness analysis and trivial
 
391
constant expression evaluation. TCG ops are then implemented in the
 
392
host CPU back end, also known as TCG target (see
 
393
@code{tcg/i386/tcg-target.c}). For more information, please take a
 
394
look at @code{tcg/README}.
 
395
 
 
396
@node Condition code optimisations
 
397
@section Condition code optimisations
 
398
 
 
399
Lazy evaluation of CPU condition codes (@code{EFLAGS} register on x86)
 
400
is important for CPUs where every instruction sets the condition
 
401
codes. It tends to be less important on conventional RISC systems
 
402
where condition codes are only updated when explicitly requested. On
 
403
Sparc64, costly update of both 32 and 64 bit condition codes can be
 
404
avoided with lazy evaluation.
 
405
 
 
406
Instead of computing the condition codes after each x86 instruction,
 
407
QEMU just stores one operand (called @code{CC_SRC}), the result
 
408
(called @code{CC_DST}) and the type of operation (called
 
409
@code{CC_OP}). When the condition codes are needed, the condition
 
410
codes can be calculated using this information. In addition, an
 
411
optimized calculation can be performed for some instruction types like
 
412
conditional branches.
 
413
 
 
414
@code{CC_OP} is almost never explicitly set in the generated code
 
415
because it is known at translation time.
 
416
 
 
417
The lazy condition code evaluation is used on x86, m68k, cris and
 
418
Sparc. ARM uses a simplified variant for the N and Z flags.
 
419
 
 
420
@node CPU state optimisations
 
421
@section CPU state optimisations
 
422
 
 
423
The target CPUs have many internal states which change the way it
 
424
evaluates instructions. In order to achieve a good speed, the
 
425
translation phase considers that some state information of the virtual
 
426
CPU cannot change in it. The state is recorded in the Translation
 
427
Block (TB). If the state changes (e.g. privilege level), a new TB will
 
428
be generated and the previous TB won't be used anymore until the state
 
429
matches the state recorded in the previous TB. For example, if the SS,
 
430
DS and ES segments have a zero base, then the translator does not even
 
431
generate an addition for the segment base.
 
432
 
 
433
[The FPU stack pointer register is not handled that way yet].
 
434
 
 
435
@node Translation cache
 
436
@section Translation cache
 
437
 
 
438
A 32 MByte cache holds the most recently used translations. For
 
439
simplicity, it is completely flushed when it is full. A translation unit
 
440
contains just a single basic block (a block of x86 instructions
 
441
terminated by a jump or by a virtual CPU state change which the
 
442
translator cannot deduce statically).
 
443
 
 
444
@node Direct block chaining
 
445
@section Direct block chaining
 
446
 
 
447
After each translated basic block is executed, QEMU uses the simulated
 
448
Program Counter (PC) and other cpu state informations (such as the CS
 
449
segment base value) to find the next basic block.
 
450
 
 
451
In order to accelerate the most common cases where the new simulated PC
 
452
is known, QEMU can patch a basic block so that it jumps directly to the
 
453
next one.
 
454
 
 
455
The most portable code uses an indirect jump. An indirect jump makes
 
456
it easier to make the jump target modification atomic. On some host
 
457
architectures (such as x86 or PowerPC), the @code{JUMP} opcode is
 
458
directly patched so that the block chaining has no overhead.
 
459
 
 
460
@node Self-modifying code and translated code invalidation
 
461
@section Self-modifying code and translated code invalidation
 
462
 
 
463
Self-modifying code is a special challenge in x86 emulation because no
 
464
instruction cache invalidation is signaled by the application when code
 
465
is modified.
 
466
 
 
467
When translated code is generated for a basic block, the corresponding
 
468
host page is write protected if it is not already read-only. Then, if
 
469
a write access is done to the page, Linux raises a SEGV signal. QEMU
 
470
then invalidates all the translated code in the page and enables write
 
471
accesses to the page.
 
472
 
 
473
Correct translated code invalidation is done efficiently by maintaining
 
474
a linked list of every translated block contained in a given page. Other
 
475
linked lists are also maintained to undo direct block chaining.
 
476
 
 
477
On RISC targets, correctly written software uses memory barriers and
 
478
cache flushes, so some of the protection above would not be
 
479
necessary. However, QEMU still requires that the generated code always
 
480
matches the target instructions in memory in order to handle
 
481
exceptions correctly.
 
482
 
 
483
@node Exception support
 
484
@section Exception support
 
485
 
 
486
longjmp() is used when an exception such as division by zero is
 
487
encountered.
 
488
 
 
489
The host SIGSEGV and SIGBUS signal handlers are used to get invalid
 
490
memory accesses. The simulated program counter is found by
 
491
retranslating the corresponding basic block and by looking where the
 
492
host program counter was at the exception point.
 
493
 
 
494
The virtual CPU cannot retrieve the exact @code{EFLAGS} register because
 
495
in some cases it is not computed because of condition code
 
496
optimisations. It is not a big concern because the emulated code can
 
497
still be restarted in any cases.
 
498
 
 
499
@node MMU emulation
 
500
@section MMU emulation
 
501
 
 
502
For system emulation QEMU supports a soft MMU. In that mode, the MMU
 
503
virtual to physical address translation is done at every memory
 
504
access. QEMU uses an address translation cache to speed up the
 
505
translation.
 
506
 
 
507
In order to avoid flushing the translated code each time the MMU
 
508
mappings change, QEMU uses a physically indexed translation cache. It
 
509
means that each basic block is indexed with its physical address.
 
510
 
 
511
When MMU mappings change, only the chaining of the basic blocks is
 
512
reset (i.e. a basic block can no longer jump directly to another one).
 
513
 
 
514
@node Device emulation
 
515
@section Device emulation
 
516
 
 
517
Systems emulated by QEMU are organized by boards. At initialization
 
518
phase, each board instantiates a number of CPUs, devices, RAM and
 
519
ROM. Each device in turn can assign I/O ports or memory areas (for
 
520
MMIO) to its handlers. When the emulation starts, an access to the
 
521
ports or MMIO memory areas assigned to the device causes the
 
522
corresponding handler to be called.
 
523
 
 
524
RAM and ROM are handled more optimally, only the offset to the host
 
525
memory needs to be added to the guest address.
 
526
 
 
527
The video RAM of VGA and other display cards is special: it can be
 
528
read or written directly like RAM, but write accesses cause the memory
 
529
to be marked with VGA_DIRTY flag as well.
 
530
 
 
531
QEMU supports some device classes like serial and parallel ports, USB,
 
532
drives and network devices, by providing APIs for easier connection to
 
533
the generic, higher level implementations. The API hides the
 
534
implementation details from the devices, like native device use or
 
535
advanced block device formats like QCOW.
 
536
 
 
537
Usually the devices implement a reset method and register support for
 
538
saving and loading of the device state. The devices can also use
 
539
timers, especially together with the use of bottom halves (BHs).
 
540
 
 
541
@node Hardware interrupts
 
542
@section Hardware interrupts
 
543
 
 
544
In order to be faster, QEMU does not check at every basic block if an
 
545
hardware interrupt is pending. Instead, the user must asynchronously
 
546
call a specific function to tell that an interrupt is pending. This
 
547
function resets the chaining of the currently executing basic
 
548
block. It ensures that the execution will return soon in the main loop
 
549
of the CPU emulator. Then the main loop can test if the interrupt is
 
550
pending and handle it.
 
551
 
 
552
@node User emulation specific details
 
553
@section User emulation specific details
 
554
 
 
555
@subsection Linux system call translation
 
556
 
 
557
QEMU includes a generic system call translator for Linux. It means that
 
558
the parameters of the system calls can be converted to fix the
 
559
endianness and 32/64 bit issues. The IOCTLs are converted with a generic
 
560
type description system (see @file{ioctls.h} and @file{thunk.c}).
 
561
 
 
562
QEMU supports host CPUs which have pages bigger than 4KB. It records all
 
563
the mappings the process does and try to emulated the @code{mmap()}
 
564
system calls in cases where the host @code{mmap()} call would fail
 
565
because of bad page alignment.
 
566
 
 
567
@subsection Linux signals
 
568
 
 
569
Normal and real-time signals are queued along with their information
 
570
(@code{siginfo_t}) as it is done in the Linux kernel. Then an interrupt
 
571
request is done to the virtual CPU. When it is interrupted, one queued
 
572
signal is handled by generating a stack frame in the virtual CPU as the
 
573
Linux kernel does. The @code{sigreturn()} system call is emulated to return
 
574
from the virtual signal handler.
 
575
 
 
576
Some signals (such as SIGALRM) directly come from the host. Other
 
577
signals are synthesized from the virtual CPU exceptions such as SIGFPE
 
578
when a division by zero is done (see @code{main.c:cpu_loop()}).
 
579
 
 
580
The blocked signal mask is still handled by the host Linux kernel so
 
581
that most signal system calls can be redirected directly to the host
 
582
Linux kernel. Only the @code{sigaction()} and @code{sigreturn()} system
 
583
calls need to be fully emulated (see @file{signal.c}).
 
584
 
 
585
@subsection clone() system call and threads
 
586
 
 
587
The Linux clone() system call is usually used to create a thread. QEMU
 
588
uses the host clone() system call so that real host threads are created
 
589
for each emulated thread. One virtual CPU instance is created for each
 
590
thread.
 
591
 
 
592
The virtual x86 CPU atomic operations are emulated with a global lock so
 
593
that their semantic is preserved.
 
594
 
 
595
Note that currently there are still some locking issues in QEMU. In
 
596
particular, the translated cache flush is not protected yet against
 
597
reentrancy.
 
598
 
 
599
@subsection Self-virtualization
 
600
 
 
601
QEMU was conceived so that ultimately it can emulate itself. Although
 
602
it is not very useful, it is an important test to show the power of the
 
603
emulator.
 
604
 
 
605
Achieving self-virtualization is not easy because there may be address
 
606
space conflicts. QEMU user emulators solve this problem by being an
 
607
executable ELF shared object as the ld-linux.so ELF interpreter. That
 
608
way, it can be relocated at load time.
 
609
 
 
610
@node Bibliography
 
611
@section Bibliography
 
612
 
 
613
@table @asis
 
614
 
 
615
@item [1]
 
616
@url{http://citeseer.nj.nec.com/piumarta98optimizing.html}, Optimizing
 
617
direct threaded code by selective inlining (1998) by Ian Piumarta, Fabio
 
618
Riccardi.
 
619
 
 
620
@item [2]
 
621
@url{http://developer.kde.org/~sewardj/}, Valgrind, an open-source
 
622
memory debugger for x86-GNU/Linux, by Julian Seward.
 
623
 
 
624
@item [3]
 
625
@url{http://bochs.sourceforge.net/}, the Bochs IA-32 Emulator Project,
 
626
by Kevin Lawton et al.
 
627
 
 
628
@item [4]
 
629
@url{http://www.cs.rose-hulman.edu/~donaldlf/em86/index.html}, the EM86
 
630
x86 emulator on Alpha-Linux.
 
631
 
 
632
@item [5]
 
633
@url{http://www.usenix.org/publications/library/proceedings/usenix-nt97/@/full_papers/chernoff/chernoff.pdf},
 
634
DIGITAL FX!32: Running 32-Bit x86 Applications on Alpha NT, by Anton
 
635
Chernoff and Ray Hookway.
 
636
 
 
637
@item [6]
 
638
@url{http://www.willows.com/}, Windows API library emulation from
 
639
Willows Software.
 
640
 
 
641
@item [7]
 
642
@url{http://user-mode-linux.sourceforge.net/},
 
643
The User-mode Linux Kernel.
 
644
 
 
645
@item [8]
 
646
@url{http://www.plex86.org/},
 
647
The new Plex86 project.
 
648
 
 
649
@item [9]
 
650
@url{http://www.vmware.com/},
 
651
The VMWare PC virtualizer.
 
652
 
 
653
@item [10]
 
654
@url{http://www.microsoft.com/windowsxp/virtualpc/},
 
655
The VirtualPC PC virtualizer.
 
656
 
 
657
@item [11]
 
658
@url{http://www.twoostwo.org/},
 
659
The TwoOStwo PC virtualizer.
 
660
 
 
661
@item [12]
 
662
@url{http://virtualbox.org/},
 
663
The VirtualBox PC virtualizer.
 
664
 
 
665
@item [13]
 
666
@url{http://www.xen.org/},
 
667
The Xen hypervisor.
 
668
 
 
669
@item [14]
 
670
@url{http://kvm.qumranet.com/kvmwiki/Front_Page},
 
671
Kernel Based Virtual Machine (KVM).
 
672
 
 
673
@item [15]
 
674
@url{http://www.greensocs.com/projects/QEMUSystemC},
 
675
QEMU-SystemC, a hardware co-simulator.
 
676
 
 
677
@end table
 
678
 
 
679
@node Regression Tests
 
680
@chapter Regression Tests
 
681
 
 
682
In the directory @file{tests/}, various interesting testing programs
 
683
are available. They are used for regression testing.
 
684
 
 
685
@menu
 
686
* test-i386::
 
687
* linux-test::
 
688
* qruncom.c::
 
689
@end menu
 
690
 
 
691
@node test-i386
 
692
@section @file{test-i386}
 
693
 
 
694
This program executes most of the 16 bit and 32 bit x86 instructions and
 
695
generates a text output. It can be compared with the output obtained with
 
696
a real CPU or another emulator. The target @code{make test} runs this
 
697
program and a @code{diff} on the generated output.
 
698
 
 
699
The Linux system call @code{modify_ldt()} is used to create x86 selectors
 
700
to test some 16 bit addressing and 32 bit with segmentation cases.
 
701
 
 
702
The Linux system call @code{vm86()} is used to test vm86 emulation.
 
703
 
 
704
Various exceptions are raised to test most of the x86 user space
 
705
exception reporting.
 
706
 
 
707
@node linux-test
 
708
@section @file{linux-test}
 
709
 
 
710
This program tests various Linux system calls. It is used to verify
 
711
that the system call parameters are correctly converted between target
 
712
and host CPUs.
 
713
 
 
714
@node qruncom.c
 
715
@section @file{qruncom.c}
 
716
 
 
717
Example of usage of @code{libqemu} to emulate a user mode i386 CPU.
 
718
 
 
719
@node Index
 
720
@chapter Index
 
721
@printindex cp
 
722
 
 
723
@bye