qemu-tech.texi

   1 @node Implementation notes
   2 @appendix Implementation notes
   3
   4 @menu
   5 * CPU emulation::
   6 * Managed start up options::
   7 @end menu
   8
   9 @node CPU emulation
  10 @section CPU emulation
  11
  12 @menu
  13 * x86::     x86 and x86-64 emulation
  14 * ARM::     ARM emulation
  15 * MIPS::    MIPS emulation
  16 * PPC::     PowerPC emulation
  17 * SPARC::   Sparc32 and Sparc64 emulation
  18 * Xtensa::  Xtensa emulation
  19 @end menu
  20
  21 @node x86
  22 @subsection x86 and x86-64 emulation
  23
  24 QEMU x86 target features:
  25
  26 @itemize
  27
  28 @item The virtual x86 CPU supports 16 bit and 32 bit addressing with segmentation.
  29 LDT/GDT and IDT are emulated. VM86 mode is also supported to run
  30 DOSEMU. There is some support for MMX/3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3,
  31 and SSE4 as well as x86-64 SVM.
  32
  33 @item Support of host page sizes bigger than 4KB in user mode emulation.
  34
  35 @item QEMU can emulate itself on x86.
  36
  37 @item An extensive Linux x86 CPU test program is included @file{tests/test-i386}.
  38 It can be used to test other x86 virtual CPUs.
  39
  40 @end itemize
  41
  42 Current QEMU limitations:
  43
  44 @itemize
  45
  46 @item Limited x86-64 support.
  47
  48 @item IPC syscalls are missing.
  49
  50 @item The x86 segment limits and access rights are not tested at every
  51 memory access (yet). Hopefully, very few OSes seem to rely on that for
  52 normal use.
  53
  54 @end itemize
  55
  56 @node ARM
  57 @subsection ARM emulation
  58
  59 @itemize
  60
  61 @item Full ARM 7 user emulation.
  62
  63 @item NWFPE FPU support included in user Linux emulation.
  64
  65 @item Can run most ARM Linux binaries.
  66
  67 @end itemize
  68
  69 @node MIPS
  70 @subsection MIPS emulation
  71
  72 @itemize
  73
  74 @item The system emulation allows full MIPS32/MIPS64 Release 2 emulation,
  75 including privileged instructions, FPU and MMU, in both little and big
  76 endian modes.
  77
  78 @item The Linux userland emulation can run many 32 bit MIPS Linux binaries.
  79
  80 @end itemize
  81
  82 Current QEMU limitations:
  83
  84 @itemize
  85
  86 @item Self-modifying code is not always handled correctly.
  87
  88 @item 64 bit userland emulation is not implemented.
  89
  90 @item The system emulation is not complete enough to run real firmware.
  91
  92 @item The watchpoint debug facility is not implemented.
  93
  94 @end itemize
  95
  96 @node PPC
  97 @subsection PowerPC emulation
  98
  99 @itemize
 100
 101 @item Full PowerPC 32 bit emulation, including privileged instructions,
 102 FPU and MMU.
 103
 104 @item Can run most PowerPC Linux binaries.
 105
 106 @end itemize
 107
 108 @node SPARC
 109 @subsection Sparc32 and Sparc64 emulation
 110
 111 @itemize
 112
 113 @item Full SPARC V8 emulation, including privileged
 114 instructions, FPU and MMU. SPARC V9 emulation includes most privileged
 115 and VIS instructions, FPU and I/D MMU. Alignment is fully enforced.
 116
 117 @item Can run most 32-bit SPARC Linux binaries, SPARC32PLUS Linux binaries and
 118 some 64-bit SPARC Linux binaries.
 119
 120 @end itemize
 121
 122 Current QEMU limitations:
 123
 124 @itemize
 125
 126 @item IPC syscalls are missing.
 127
 128 @item Floating point exception support is buggy.
 129
 130 @item Atomic instructions are not correctly implemented.
 131
 132 @item There are still some problems with Sparc64 emulators.
 133
 134 @end itemize
 135
 136 @node Xtensa
 137 @subsection Xtensa emulation
 138
 139 @itemize
 140
 141 @item Core Xtensa ISA emulation, including most options: code density,
 142 loop, extended L32R, 16- and 32-bit multiplication, 32-bit division,
 143 MAC16, miscellaneous operations, boolean, FP coprocessor, coprocessor
 144 context, debug, multiprocessor synchronization,
 145 conditional store, exceptions, relocatable vectors, unaligned exception,
 146 interrupts (including high priority and timer), hardware alignment,
 147 region protection, region translation, MMU, windowed registers, thread
 148 pointer, processor ID.
 149
 150 @item Not implemented options: data/instruction cache (including cache
 151 prefetch and locking), XLMI, processor interface. Also options not
 152 covered by the core ISA (e.g. FLIX, wide branches) are not implemented.
 153
 154 @item Can run most Xtensa Linux binaries.
 155
 156 @item New core configuration that requires no additional instructions
 157 may be created from overlay with minimal amount of hand-written code.
 158
 159 @end itemize
 160
 161 @node Managed start up options
 162 @section Managed start up options
 163
 164 In system mode emulation, it's possible to create a VM in a paused state using
 165 the -S command line option. In this state the machine is completely initialized
 166 according to command line options and ready to execute VM code but VCPU threads
 167 are not executing any code. The VM state in this paused state depends on the way
 168 QEMU was started. It could be in:
 169 @table @asis
 170 @item initial state (after reset/power on state)
 171 @item with direct kernel loading, the initial state could be amended to execute
 172 code loaded by QEMU in the VM's RAM and with incoming migration
 173 @item with incoming migration, initial state will by amended with the migrated
 174 machine state after migration completes.
 175 @end table
 176
 177 This paused state is typically used by users to query machine state and/or
 178 additionally configure the machine (by hotplugging devices) in runtime before
 179 allowing VM code to run.
 180
 181 However, at the -S pause point, it's impossible to configure options that affect
 182 initial VM creation (like: -smp/-m/-numa ...) or cold plug devices. The
 183 experimental --preconfig command line option  allows pausing QEMU
 184 before the initial VM creation, in a ``preconfig'' state, where additional
 185 queries and configuration can be performed via QMP before moving on to
 186 the resulting configuration startup. In the preconfig state, QEMU only allows
 187 a limited set of commands over the QMP monitor, where the commands do not
 188 depend on an initialized machine, including but not limited to:
 189 @table @asis
 190 @item qmp_capabilities
 191 @item query-qmp-schema
 192 @item query-commands
 193 @item query-status
 194 @item x-exit-preconfig
 195 @end table