]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
cpu: add CPU_RESOLVING_TYPE macro
[qemu.git] / target / arm / cpu.h
1 /*
2  * ARM virtual CPU header
3  *
4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 #ifndef ARM_CPU_H
21 #define ARM_CPU_H
22
23 #include "kvm-consts.h"
24 #include "hw/registerfields.h"
25
26 #if defined(TARGET_AARCH64)
27   /* AArch64 definitions */
28 #  define TARGET_LONG_BITS 64
29 #else
30 #  define TARGET_LONG_BITS 32
31 #endif
32
33 /* ARM processors have a weak memory model */
34 #define TCG_GUEST_DEFAULT_MO      (0)
35
36 #define CPUArchState struct CPUARMState
37
38 #include "qemu-common.h"
39 #include "cpu-qom.h"
40 #include "exec/cpu-defs.h"
41
42 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
43 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
44 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
45 #define EXCP_DATA_ABORT      4
46 #define EXCP_IRQ             5
47 #define EXCP_FIQ             6
48 #define EXCP_BKPT            7
49 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
50 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
51 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
52 #define EXCP_HYP_TRAP       12
53 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
54 #define EXCP_VIRQ           14
55 #define EXCP_VFIQ           15
56 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
57 #define EXCP_NOCP           17   /* v7M NOCP UsageFault */
58 #define EXCP_INVSTATE       18   /* v7M INVSTATE UsageFault */
59 /* NB: add new EXCP_ defines to the array in arm_log_exception() too */
60
61 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
62 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
63 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
64 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
65 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
66 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
67 #define ARMV7M_EXCP_SECURE  7
68 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
69 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
70 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
71 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
72
73 /* For M profile, some registers are banked secure vs non-secure;
74  * these are represented as a 2-element array where the first element
75  * is the non-secure copy and the second is the secure copy.
76  * When the CPU does not have implement the security extension then
77  * only the first element is used.
78  * This means that the copy for the current security state can be
79  * accessed via env->registerfield[env->v7m.secure] (whether the security
80  * extension is implemented or not).
81  */
82 enum {
83     M_REG_NS = 0,
84     M_REG_S = 1,
85     M_REG_NUM_BANKS = 2,
86 };
87
88 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
89 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
90 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
91 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
92
93 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
94  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
95  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
96  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
97  * significant half of a uint64_t struct member.
98  */
99 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
100 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
101 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
102 #else
103 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
104 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
105 #endif
106
107 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
108 #define ARM_CPU_IRQ 0
109 #define ARM_CPU_FIQ 1
110 #define ARM_CPU_VIRQ 2
111 #define ARM_CPU_VFIQ 3
112
113 #define NB_MMU_MODES 8
114 /* ARM-specific extra insn start words:
115  * 1: Conditional execution bits
116  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
117  */
118 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
119
120 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
121  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
122  * help the sleb128 encoder do a better job.
123  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
124  */
125 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
126 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
127
128 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
129    precision respectively.
130    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
131    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
132    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
133    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
134  */
135
136 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
137 typedef struct ARMGenericTimer {
138     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
139     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
140 } ARMGenericTimer;
141
142 #define GTIMER_PHYS 0
143 #define GTIMER_VIRT 1
144 #define GTIMER_HYP  2
145 #define GTIMER_SEC  3
146 #define NUM_GTIMERS 4
147
148 typedef struct {
149     uint64_t raw_tcr;
150     uint32_t mask;
151     uint32_t base_mask;
152 } TCR;
153
154 /* Define a maximum sized vector register.
155  * For 32-bit, this is a 128-bit NEON/AdvSIMD register.
156  * For 64-bit, this is a 2048-bit SVE register.
157  *
158  * Note that the mapping between S, D, and Q views of the register bank
159  * differs between AArch64 and AArch32.
160  * In AArch32:
161  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
162  *  Dn = regs[n / 2].d[n & 1]
163  *  Sn = regs[n / 4].d[n % 4 / 2],
164  *       bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
165  *       (and regs[16] to regs[31] are inaccessible)
166  * In AArch64:
167  *  Zn = regs[n].d[*]
168  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
169  *  Dn = regs[n].d[0]
170  *  Sn = regs[n].d[0] bits 31..0
171  *  Hn = regs[n].d[0] bits 15..0
172  *
173  * This corresponds to the architecturally defined mapping between
174  * the two execution states, and means we do not need to explicitly
175  * map these registers when changing states.
176  *
177  * Align the data for use with TCG host vector operations.
178  */
179
180 #ifdef TARGET_AARCH64
181 # define ARM_MAX_VQ    16
182 #else
183 # define ARM_MAX_VQ    1
184 #endif
185
186 typedef struct ARMVectorReg {
187     uint64_t d[2 * ARM_MAX_VQ] QEMU_ALIGNED(16);
188 } ARMVectorReg;
189
190 /* In AArch32 mode, predicate registers do not exist at all.  */
191 #ifdef TARGET_AARCH64
192 typedef struct ARMPredicateReg {
193     uint64_t p[2 * ARM_MAX_VQ / 8] QEMU_ALIGNED(16);
194 } ARMPredicateReg;
195 #endif
196
197
198 typedef struct CPUARMState {
199     /* Regs for current mode.  */
200     uint32_t regs[16];
201
202     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
203      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
204      * instead of having a complicated union.
205      */
206     /* Regs for A64 mode.  */
207     uint64_t xregs[32];
208     uint64_t pc;
209     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
210      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
211      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
212      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
213      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
214      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
215      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
216      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
217      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
218      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
219      */
220     uint32_t pstate;
221     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
222
223     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
224        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
225        the whole CPSR.  */
226     uint32_t uncached_cpsr;
227     uint32_t spsr;
228
229     /* Banked registers.  */
230     uint64_t banked_spsr[8];
231     uint32_t banked_r13[8];
232     uint32_t banked_r14[8];
233
234     /* These hold r8-r12.  */
235     uint32_t usr_regs[5];
236     uint32_t fiq_regs[5];
237
238     /* cpsr flag cache for faster execution */
239     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
240     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
241     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
242     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
243     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
244     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
245     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
246     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
247     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
248
249     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
250     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
251
252     /* System control coprocessor (cp15) */
253     struct {
254         uint32_t c0_cpuid;
255         union { /* Cache size selection */
256             struct {
257                 uint64_t _unused_csselr0;
258                 uint64_t csselr_ns;
259                 uint64_t _unused_csselr1;
260                 uint64_t csselr_s;
261             };
262             uint64_t csselr_el[4];
263         };
264         union { /* System control register. */
265             struct {
266                 uint64_t _unused_sctlr;
267                 uint64_t sctlr_ns;
268                 uint64_t hsctlr;
269                 uint64_t sctlr_s;
270             };
271             uint64_t sctlr_el[4];
272         };
273         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
274         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
275         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
276         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
277         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
278         union { /* MMU translation table base 0. */
279             struct {
280                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
281                 uint64_t ttbr0_ns;
282                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
283                 uint64_t ttbr0_s;
284             };
285             uint64_t ttbr0_el[4];
286         };
287         union { /* MMU translation table base 1. */
288             struct {
289                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
290                 uint64_t ttbr1_ns;
291                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
292                 uint64_t ttbr1_s;
293             };
294             uint64_t ttbr1_el[4];
295         };
296         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
297         /* MMU translation table base control. */
298         TCR tcr_el[4];
299         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
300         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
301         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
302         union { /* MMU domain access control register
303                  * MPU write buffer control.
304                  */
305             struct {
306                 uint64_t dacr_ns;
307                 uint64_t dacr_s;
308             };
309             struct {
310                 uint64_t dacr32_el2;
311             };
312         };
313         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
314         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
315         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
316         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
317         union { /* Fault status registers.  */
318             struct {
319                 uint64_t ifsr_ns;
320                 uint64_t ifsr_s;
321             };
322             struct {
323                 uint64_t ifsr32_el2;
324             };
325         };
326         union {
327             struct {
328                 uint64_t _unused_dfsr;
329                 uint64_t dfsr_ns;
330                 uint64_t hsr;
331                 uint64_t dfsr_s;
332             };
333             uint64_t esr_el[4];
334         };
335         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
336         union { /* Fault address registers. */
337             struct {
338                 uint64_t _unused_far0;
339 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
340                 uint32_t ifar_ns;
341                 uint32_t dfar_ns;
342                 uint32_t ifar_s;
343                 uint32_t dfar_s;
344 #else
345                 uint32_t dfar_ns;
346                 uint32_t ifar_ns;
347                 uint32_t dfar_s;
348                 uint32_t ifar_s;
349 #endif
350                 uint64_t _unused_far3;
351             };
352             uint64_t far_el[4];
353         };
354         uint64_t hpfar_el2;
355         uint64_t hstr_el2;
356         union { /* Translation result. */
357             struct {
358                 uint64_t _unused_par_0;
359                 uint64_t par_ns;
360                 uint64_t _unused_par_1;
361                 uint64_t par_s;
362             };
363             uint64_t par_el[4];
364         };
365
366         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
367         uint32_t c9_data;
368         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
369         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
370         uint32_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
371         uint32_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
372         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
373         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
374         union { /* Memory attribute redirection */
375             struct {
376 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
377                 uint64_t _unused_mair_0;
378                 uint32_t mair1_ns;
379                 uint32_t mair0_ns;
380                 uint64_t _unused_mair_1;
381                 uint32_t mair1_s;
382                 uint32_t mair0_s;
383 #else
384                 uint64_t _unused_mair_0;
385                 uint32_t mair0_ns;
386                 uint32_t mair1_ns;
387                 uint64_t _unused_mair_1;
388                 uint32_t mair0_s;
389                 uint32_t mair1_s;
390 #endif
391             };
392             uint64_t mair_el[4];
393         };
394         union { /* vector base address register */
395             struct {
396                 uint64_t _unused_vbar;
397                 uint64_t vbar_ns;
398                 uint64_t hvbar;
399                 uint64_t vbar_s;
400             };
401             uint64_t vbar_el[4];
402         };
403         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
404         struct { /* FCSE PID. */
405             uint32_t fcseidr_ns;
406             uint32_t fcseidr_s;
407         };
408         union { /* Context ID. */
409             struct {
410                 uint64_t _unused_contextidr_0;
411                 uint64_t contextidr_ns;
412                 uint64_t _unused_contextidr_1;
413                 uint64_t contextidr_s;
414             };
415             uint64_t contextidr_el[4];
416         };
417         union { /* User RW Thread register. */
418             struct {
419                 uint64_t tpidrurw_ns;
420                 uint64_t tpidrprw_ns;
421                 uint64_t htpidr;
422                 uint64_t _tpidr_el3;
423             };
424             uint64_t tpidr_el[4];
425         };
426         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
427         uint64_t tpidrurw_s;
428         uint64_t tpidrprw_s;
429         uint64_t tpidruro_s;
430
431         union { /* User RO Thread register. */
432             uint64_t tpidruro_ns;
433             uint64_t tpidrro_el[1];
434         };
435         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
436         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
437         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
438         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
439         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
440         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
441         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
442         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
443         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
444         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
445         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
446         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
447         uint32_t c15_power_diagnostic;
448         uint32_t c15_power_control; /* power control */
449         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
450         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
451         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
452         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
453         uint64_t mdscr_el1;
454         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
455         uint64_t mdcr_el2;
456         uint64_t mdcr_el3;
457         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
458          * was reset. Otherwise it stores the counter value
459          */
460         uint64_t c15_ccnt;
461         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
462         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
463         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
464     } cp15;
465
466     struct {
467         /* M profile has up to 4 stack pointers:
468          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
469          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
470          * the security extension then it has only two SPs.)
471          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
472          * and the non-active SP for the current security state in
473          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
474          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
475          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
476          * when we change security state.
477          */
478         uint32_t other_sp;
479         uint32_t other_ss_msp;
480         uint32_t other_ss_psp;
481         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
482         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
483         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
484         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
485         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
486         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
487         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
488         uint32_t sfsr; /* Secure Fault Status Register */
489         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
490         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
491         uint32_t sfar; /* Secure Fault Address Register */
492         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
493         int exception;
494         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
495         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
496         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
497         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
498         uint32_t csselr[M_REG_NUM_BANKS];
499         uint32_t scr[M_REG_NUM_BANKS];
500         uint32_t msplim[M_REG_NUM_BANKS];
501         uint32_t psplim[M_REG_NUM_BANKS];
502     } v7m;
503
504     /* Information associated with an exception about to be taken:
505      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
506      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
507      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
508      * entry process.
509      */
510     struct {
511         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
512         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
513         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
514         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
515         /* If we implement EL2 we will also need to store information
516          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
517          */
518     } exception;
519
520     /* Thumb-2 EE state.  */
521     uint32_t teecr;
522     uint32_t teehbr;
523
524     /* VFP coprocessor state.  */
525     struct {
526         ARMVectorReg zregs[32];
527
528 #ifdef TARGET_AARCH64
529         /* Store FFR as pregs[16] to make it easier to treat as any other.  */
530         ARMPredicateReg pregs[17];
531 #endif
532
533         uint32_t xregs[16];
534         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
535         int vec_len;
536         int vec_stride;
537
538         /* scratch space when Tn are not sufficient.  */
539         uint32_t scratch[8];
540
541         /* There are a number of distinct float control structures:
542          *
543          *  fp_status: is the "normal" fp status.
544          *  fp_status_fp16: used for half-precision calculations
545          *  standard_fp_status : the ARM "Standard FPSCR Value"
546          *
547          * Half-precision operations are governed by a separate
548          * flush-to-zero control bit in FPSCR:FZ16. We pass a separate
549          * status structure to control this.
550          *
551          * The "Standard FPSCR", ie default-NaN, flush-to-zero,
552          * round-to-nearest and is used by any operations (generally
553          * Neon) which the architecture defines as controlled by the
554          * standard FPSCR value rather than the FPSCR.
555          *
556          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
557          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
558          * OR of the flags in the three fp statuses. This relies on the
559          * only thing which needs to read the exception flags being
560          * an explicit FPSCR read.
561          */
562         float_status fp_status;
563         float_status fp_status_f16;
564         float_status standard_fp_status;
565
566         /* ZCR_EL[1-3] */
567         uint64_t zcr_el[4];
568     } vfp;
569     uint64_t exclusive_addr;
570     uint64_t exclusive_val;
571     uint64_t exclusive_high;
572
573     /* iwMMXt coprocessor state.  */
574     struct {
575         uint64_t regs[16];
576         uint64_t val;
577
578         uint32_t cregs[16];
579     } iwmmxt;
580
581 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
582     /* For usermode syscall translation.  */
583     int eabi;
584 #endif
585
586     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
587     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
588
589     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
590     struct {} end_reset_fields;
591
592     CPU_COMMON
593
594     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
595
596     /* Internal CPU feature flags.  */
597     uint64_t features;
598
599     /* PMSAv7 MPU */
600     struct {
601         uint32_t *drbar;
602         uint32_t *drsr;
603         uint32_t *dracr;
604         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
605     } pmsav7;
606
607     /* PMSAv8 MPU */
608     struct {
609         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
610          * and state:
611          *  pmsav7.rnr (region number register)
612          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
613          */
614         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
615         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
616         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
617         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
618     } pmsav8;
619
620     /* v8M SAU */
621     struct {
622         uint32_t *rbar;
623         uint32_t *rlar;
624         uint32_t rnr;
625         uint32_t ctrl;
626     } sau;
627
628     void *nvic;
629     const struct arm_boot_info *boot_info;
630     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
631     void *gicv3state;
632 } CPUARMState;
633
634 /**
635  * ARMELChangeHook:
636  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
637  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
638  */
639 typedef void ARMELChangeHook(ARMCPU *cpu, void *opaque);
640
641
642 /* These values map onto the return values for
643  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
644 typedef enum ARMPSCIState {
645     PSCI_ON = 0,
646     PSCI_OFF = 1,
647     PSCI_ON_PENDING = 2
648 } ARMPSCIState;
649
650 /**
651  * ARMCPU:
652  * @env: #CPUARMState
653  *
654  * An ARM CPU core.
655  */
656 struct ARMCPU {
657     /*< private >*/
658     CPUState parent_obj;
659     /*< public >*/
660
661     CPUARMState env;
662
663     /* Coprocessor information */
664     GHashTable *cp_regs;
665     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
666      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
667      * we use these arrays.
668      */
669     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
670      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
671      */
672     uint64_t *cpreg_indexes;
673     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
674     uint64_t *cpreg_values;
675     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
676     int32_t cpreg_array_len;
677     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
678      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
679      * to the working data structures above.
680      */
681     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
682     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
683     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
684
685     /* Timers used by the generic (architected) timer */
686     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
687     /* GPIO outputs for generic timer */
688     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
689     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
690     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
691     /* GPIO output for the PMU interrupt */
692     qemu_irq pmu_interrupt;
693
694     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
695     MemoryRegion *secure_memory;
696
697     /* For v8M, pointer to the IDAU interface provided by board/SoC */
698     Object *idau;
699
700     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
701     const char *dtb_compatible;
702
703     /* PSCI version for this CPU
704      * Bits[31:16] = Major Version
705      * Bits[15:0] = Minor Version
706      */
707     uint32_t psci_version;
708
709     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
710     bool start_powered_off;
711
712     /* Current power state, access guarded by BQL */
713     ARMPSCIState power_state;
714
715     /* CPU has virtualization extension */
716     bool has_el2;
717     /* CPU has security extension */
718     bool has_el3;
719     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
720     bool has_pmu;
721
722     /* CPU has memory protection unit */
723     bool has_mpu;
724     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
725     uint32_t pmsav7_dregion;
726     /* v8M SAU number of supported regions */
727     uint32_t sau_sregion;
728
729     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
730      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
731      */
732     uint32_t psci_conduit;
733
734     /* For v8M, initial value of the Secure VTOR */
735     uint32_t init_svtor;
736
737     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
738      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
739      */
740     uint32_t kvm_target;
741
742     /* KVM init features for this CPU */
743     uint32_t kvm_init_features[7];
744
745     /* Uniprocessor system with MP extensions */
746     bool mp_is_up;
747
748     /* True if we tried kvm_arm_host_cpu_features() during CPU instance_init
749      * and the probe failed (so we need to report the error in realize)
750      */
751     bool host_cpu_probe_failed;
752
753     /* Specify the number of cores in this CPU cluster. Used for the L2CTLR
754      * register.
755      */
756     int32_t core_count;
757
758     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
759      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
760      * various constant registers and reset values of non-constant
761      * registers.
762      * Some of these might become QOM properties eventually.
763      * Field names match the official register names as defined in the
764      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
765      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
766      * prefix means a constant register.
767      */
768     uint32_t midr;
769     uint32_t revidr;
770     uint32_t reset_fpsid;
771     uint32_t mvfr0;
772     uint32_t mvfr1;
773     uint32_t mvfr2;
774     uint32_t ctr;
775     uint32_t reset_sctlr;
776     uint32_t id_pfr0;
777     uint32_t id_pfr1;
778     uint32_t id_dfr0;
779     uint32_t pmceid0;
780     uint32_t pmceid1;
781     uint32_t id_afr0;
782     uint32_t id_mmfr0;
783     uint32_t id_mmfr1;
784     uint32_t id_mmfr2;
785     uint32_t id_mmfr3;
786     uint32_t id_mmfr4;
787     uint32_t id_isar0;
788     uint32_t id_isar1;
789     uint32_t id_isar2;
790     uint32_t id_isar3;
791     uint32_t id_isar4;
792     uint32_t id_isar5;
793     uint64_t id_aa64pfr0;
794     uint64_t id_aa64pfr1;
795     uint64_t id_aa64dfr0;
796     uint64_t id_aa64dfr1;
797     uint64_t id_aa64afr0;
798     uint64_t id_aa64afr1;
799     uint64_t id_aa64isar0;
800     uint64_t id_aa64isar1;
801     uint64_t id_aa64mmfr0;
802     uint64_t id_aa64mmfr1;
803     uint32_t dbgdidr;
804     uint32_t clidr;
805     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
806     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
807      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
808      */
809     uint32_t ccsidr[16];
810     uint64_t reset_cbar;
811     uint32_t reset_auxcr;
812     bool reset_hivecs;
813     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
814     uint32_t dcz_blocksize;
815     uint64_t rvbar;
816
817     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
818     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
819     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
820     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
821
822     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
823      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
824      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
825      * architecture version.
826      */
827     bool cfgend;
828
829     ARMELChangeHook *el_change_hook;
830     void *el_change_hook_opaque;
831
832     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
833
834     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
835     uint8_t device_irq_level;
836 };
837
838 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
839 {
840     return container_of(env, ARMCPU, env);
841 }
842
843 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
844
845 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
846
847 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
848
849 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
850 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
851 #endif
852
853 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
854 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
855 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
856
857 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
858                         int flags);
859
860 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
861                                          MemTxAttrs *attrs);
862
863 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
864 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
865
866 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
867                              int cpuid, void *opaque);
868 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
869                              int cpuid, void *opaque);
870
871 #ifdef TARGET_AARCH64
872 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
873 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
874 void aarch64_sve_narrow_vq(CPUARMState *env, unsigned vq);
875 #endif
876
877 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
878 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
879 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
880
881 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
882 {
883     return env->aarch64;
884 }
885
886 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
887    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
888    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
889 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
890                            void *puc);
891
892 /**
893  * pmccntr_sync
894  * @env: CPUARMState
895  *
896  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
897  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
898  * The function is used to swap the state of the register if required.
899  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
900  */
901 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
902
903 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
904  * versions of the architecture; in that case we define constants
905  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
906  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
907  * is the architectural version it expects.
908  */
909 #define SCTLR_M       (1U << 0)
910 #define SCTLR_A       (1U << 1)
911 #define SCTLR_C       (1U << 2)
912 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
913 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
914 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
915 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
916 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
917 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
918 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
919 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
920 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
921 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
922 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
923 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
924 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
925 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
926 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
927 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
928 #define SCTLR_I       (1U << 12)
929 #define SCTLR_V       (1U << 13)
930 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
931 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
932 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
933 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
934 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
935 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
936 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
937 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
938 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
939 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
940 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
941 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
942 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
943 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
944 #define SCTLR_U       (1U << 22)
945 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
946 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
947 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
948 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
949 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
950 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
951 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
952 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
953 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
954 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
955
956 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
957 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
958 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
959 #define CPTR_TZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL2 */
960 #define CPTR_EZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL3 */
961
962 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
963 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
964 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
965 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
966 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
967 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
968 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
969 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
970 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
971 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
972 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
973 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
974
975 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
976 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
977
978 #define CPSR_M (0x1fU)
979 #define CPSR_T (1U << 5)
980 #define CPSR_F (1U << 6)
981 #define CPSR_I (1U << 7)
982 #define CPSR_A (1U << 8)
983 #define CPSR_E (1U << 9)
984 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
985 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
986 #define CPSR_IL (1U << 20)
987 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
988  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
989  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
990  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
991  */
992 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
993 #define CPSR_J (1U << 24)
994 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
995 #define CPSR_Q (1U << 27)
996 #define CPSR_V (1U << 28)
997 #define CPSR_C (1U << 29)
998 #define CPSR_Z (1U << 30)
999 #define CPSR_N (1U << 31)
1000 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
1001 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
1002
1003 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
1004 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
1005     | CPSR_NZCV)
1006 /* Bits writable in user mode.  */
1007 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
1008 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
1009 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
1010 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
1011 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
1012
1013 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
1014 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
1015 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
1016 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
1017 #define XPSR_GE CPSR_GE
1018 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
1019 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
1020 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
1021 #define XPSR_Q CPSR_Q
1022 #define XPSR_V CPSR_V
1023 #define XPSR_C CPSR_C
1024 #define XPSR_Z CPSR_Z
1025 #define XPSR_N CPSR_N
1026 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
1027 #define XPSR_IT CPSR_IT
1028
1029 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
1030 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
1031 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
1032 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
1033 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
1034 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
1035 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
1036 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
1037 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
1038 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
1039 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
1040 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
1041 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
1042 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
1043 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
1044
1045 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
1046  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
1047  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
1048  */
1049 #define PSTATE_SP (1U)
1050 #define PSTATE_M (0xFU)
1051 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
1052 #define PSTATE_F (1U << 6)
1053 #define PSTATE_I (1U << 7)
1054 #define PSTATE_A (1U << 8)
1055 #define PSTATE_D (1U << 9)
1056 #define PSTATE_IL (1U << 20)
1057 #define PSTATE_SS (1U << 21)
1058 #define PSTATE_V (1U << 28)
1059 #define PSTATE_C (1U << 29)
1060 #define PSTATE_Z (1U << 30)
1061 #define PSTATE_N (1U << 31)
1062 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
1063 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
1064 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
1065 /* Mode values for AArch64 */
1066 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
1067 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
1068 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
1069 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
1070 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
1071 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
1072 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
1073
1074 /* Write a new value to v7m.exception, thus transitioning into or out
1075  * of Handler mode; this may result in a change of active stack pointer.
1076  */
1077 void write_v7m_exception(CPUARMState *env, uint32_t new_exc);
1078
1079 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
1080 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
1081 {
1082     return (el << 2) | handler;
1083 }
1084
1085 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1086  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1087  * the 32 bit decoder.
1088  */
1089 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1090 {
1091     int ZF;
1092
1093     ZF = (env->ZF == 0);
1094     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1095         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1096         | env->pstate | env->daif;
1097 }
1098
1099 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1100 {
1101     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1102     env->NF = val;
1103     env->CF = (val >> 29) & 1;
1104     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1105     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1106     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1107 }
1108
1109 /* Return the current CPSR value.  */
1110 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1111
1112 typedef enum CPSRWriteType {
1113     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1114     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1115     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1116     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1117 } CPSRWriteType;
1118
1119 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1120 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1121                 CPSRWriteType write_type);
1122
1123 /* Return the current xPSR value.  */
1124 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1125 {
1126     int ZF;
1127     ZF = (env->ZF == 0);
1128     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1129         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1130         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1131         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1132         | env->v7m.exception;
1133 }
1134
1135 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1136 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1137 {
1138     if (mask & XPSR_NZCV) {
1139         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1140         env->NF = val;
1141         env->CF = (val >> 29) & 1;
1142         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1143     }
1144     if (mask & XPSR_Q) {
1145         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1146     }
1147     if (mask & XPSR_T) {
1148         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1149     }
1150     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1151         env->condexec_bits &= ~3;
1152         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1153     }
1154     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1155         env->condexec_bits &= 3;
1156         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1157     }
1158     if (mask & XPSR_EXCP) {
1159         /* Note that this only happens on exception exit */
1160         write_v7m_exception(env, val & XPSR_EXCP);
1161     }
1162 }
1163
1164 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1165 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1166 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1167 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1168 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1169 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1170 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1171 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1172 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1173 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1174 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1175 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1176 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1177 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1178 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1179 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1180 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1181 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1182 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1183 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1184 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1185 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1186 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
1187 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1188 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1189 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1190 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1191 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1192 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1193 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1194 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1195 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1196 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1197 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1198
1199 #define SCR_NS                (1U << 0)
1200 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1201 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1202 #define SCR_EA                (1U << 3)
1203 #define SCR_FW                (1U << 4)
1204 #define SCR_AW                (1U << 5)
1205 #define SCR_NET               (1U << 6)
1206 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1207 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1208 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1209 #define SCR_RW                (1U << 10)
1210 #define SCR_ST                (1U << 11)
1211 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1212 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1213 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1214 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1215
1216 /* Return the current FPSCR value.  */
1217 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1218 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1219
1220 /* FPCR, Floating Point Control Register
1221  * FPSR, Floating Poiht Status Register
1222  *
1223  * For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1224  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1225  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1226  */
1227 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1228 #define FPCR_MASK 0x07f79f00
1229
1230 #define FPCR_FZ16   (1 << 19)   /* ARMv8.2+, FP16 flush-to-zero */
1231 #define FPCR_FZ     (1 << 24)   /* Flush-to-zero enable bit */
1232 #define FPCR_DN     (1 << 25)   /* Default NaN enable bit */
1233
1234 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1235 {
1236     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1237 }
1238
1239 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1240 {
1241     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1242     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1243 }
1244
1245 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1246 {
1247     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1248 }
1249
1250 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1251 {
1252     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1253     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1254 }
1255
1256 enum arm_cpu_mode {
1257   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1258   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1259   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1260   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1261   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1262   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1263   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1264   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1265   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1266 };
1267
1268 /* VFP system registers.  */
1269 #define ARM_VFP_FPSID   0
1270 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1271 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1272 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1273 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1274 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1275 #define ARM_VFP_FPINST  9
1276 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1277
1278 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1279 #define ARM_IWMMXT_wCID         0
1280 #define ARM_IWMMXT_wCon         1
1281 #define ARM_IWMMXT_wCSSF        2
1282 #define ARM_IWMMXT_wCASF        3
1283 #define ARM_IWMMXT_wCGR0        8
1284 #define ARM_IWMMXT_wCGR1        9
1285 #define ARM_IWMMXT_wCGR2        10
1286 #define ARM_IWMMXT_wCGR3        11
1287
1288 /* V7M CCR bits */
1289 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1290 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1291 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1292 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1293 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1294 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1295 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1296 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1297
1298 /* V7M SCR bits */
1299 FIELD(V7M_SCR, SLEEPONEXIT, 1, 1)
1300 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEP, 2, 1)
1301 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEPS, 3, 1)
1302 FIELD(V7M_SCR, SEVONPEND, 4, 1)
1303
1304 /* V7M AIRCR bits */
1305 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1306 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1307 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1308 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1309 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1310 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1311 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1312 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1313 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1314
1315 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1316 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1317 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1318 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1319 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1320 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1321 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1322
1323 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1324 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1325 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1326 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1327 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1328 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1329 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1330 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1331
1332 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1333 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1334 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1335 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1336 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1337 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1338 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1339
1340 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1341 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1342 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1343 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1344
1345 /* V7M HFSR bits */
1346 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1347 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1348 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1349
1350 /* V7M DFSR bits */
1351 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1352 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1353 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1354 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1355 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1356
1357 /* V7M SFSR bits */
1358 FIELD(V7M_SFSR, INVEP, 0, 1)
1359 FIELD(V7M_SFSR, INVIS, 1, 1)
1360 FIELD(V7M_SFSR, INVER, 2, 1)
1361 FIELD(V7M_SFSR, AUVIOL, 3, 1)
1362 FIELD(V7M_SFSR, INVTRAN, 4, 1)
1363 FIELD(V7M_SFSR, LSPERR, 5, 1)
1364 FIELD(V7M_SFSR, SFARVALID, 6, 1)
1365 FIELD(V7M_SFSR, LSERR, 7, 1)
1366
1367 /* v7M MPU_CTRL bits */
1368 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1369 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1370 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1371
1372 /* v7M CLIDR bits */
1373 FIELD(V7M_CLIDR, CTYPE_ALL, 0, 21)
1374 FIELD(V7M_CLIDR, LOUIS, 21, 3)
1375 FIELD(V7M_CLIDR, LOC, 24, 3)
1376 FIELD(V7M_CLIDR, LOUU, 27, 3)
1377 FIELD(V7M_CLIDR, ICB, 30, 2)
1378
1379 FIELD(V7M_CSSELR, IND, 0, 1)
1380 FIELD(V7M_CSSELR, LEVEL, 1, 3)
1381 /* We use the combination of InD and Level to index into cpu->ccsidr[];
1382  * define a mask for this and check that it doesn't permit running off
1383  * the end of the array.
1384  */
1385 FIELD(V7M_CSSELR, INDEX, 0, 4)
1386
1387 QEMU_BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(((ARMCPU *)0)->ccsidr) <= R_V7M_CSSELR_INDEX_MASK);
1388
1389 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1390  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1391  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1392  */
1393 enum arm_features {
1394     ARM_FEATURE_VFP,
1395     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1396     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1397     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1398     ARM_FEATURE_V6,
1399     ARM_FEATURE_V6K,
1400     ARM_FEATURE_V7,
1401     ARM_FEATURE_THUMB2,
1402     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1403     ARM_FEATURE_VFP3,
1404     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1405     ARM_FEATURE_NEON,
1406     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1407     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1408     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1409     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1410     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1411     ARM_FEATURE_V4T,
1412     ARM_FEATURE_V5,
1413     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1414     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1415     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1416     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1417     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1418     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1419     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1420     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1421     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1422     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1423     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1424     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1425     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1426     ARM_FEATURE_V8,
1427     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1428     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1429     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1430     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1431     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1432     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1433     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1434     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1435     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1436     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1437     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1438     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1439     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1440     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1441     ARM_FEATURE_JAZELLE, /* has (trivial) Jazelle implementation */
1442     ARM_FEATURE_SVE, /* has Scalable Vector Extension */
1443     ARM_FEATURE_V8_SHA512, /* implements SHA512 part of v8 Crypto Extensions */
1444     ARM_FEATURE_V8_SHA3, /* implements SHA3 part of v8 Crypto Extensions */
1445     ARM_FEATURE_V8_SM3, /* implements SM3 part of v8 Crypto Extensions */
1446     ARM_FEATURE_V8_SM4, /* implements SM4 part of v8 Crypto Extensions */
1447     ARM_FEATURE_V8_RDM, /* implements v8.1 simd round multiply */
1448     ARM_FEATURE_V8_FP16, /* implements v8.2 half-precision float */
1449     ARM_FEATURE_V8_FCMA, /* has complex number part of v8.3 extensions.  */
1450 };
1451
1452 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1453 {
1454     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1455 }
1456
1457 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1458 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1459  * or would be following an exception return to that level.
1460  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1461  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1462  * EL or mode.
1463  */
1464 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1465 {
1466     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1467         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1468     } else {
1469         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1470          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1471          */
1472         return false;
1473     }
1474 }
1475
1476 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1477 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1478 {
1479     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1480         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1481             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1482             return true;
1483         } else if (!is_a64(env) &&
1484                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1485             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1486             return true;
1487         }
1488     }
1489     return false;
1490 }
1491
1492 /* Return true if the processor is in secure state */
1493 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1494 {
1495     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1496         return true;
1497     }
1498     return arm_is_secure_below_el3(env);
1499 }
1500
1501 #else
1502 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1503 {
1504     return false;
1505 }
1506
1507 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1508 {
1509     return false;
1510 }
1511 #endif
1512
1513 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1514 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1515 {
1516     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1517      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1518      */
1519     assert(el >= 1 && el <= 3);
1520     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1521
1522     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1523      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1524      * by bits in the SCR or HCR registers.
1525      */
1526     if (el == 3) {
1527         return aa64;
1528     }
1529
1530     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1531         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1532     }
1533
1534     if (el == 2) {
1535         return aa64;
1536     }
1537
1538     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1539         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1540     }
1541
1542     return aa64;
1543 }
1544
1545 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1546  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1547  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1548  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1549  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1550  * accesses are to the non-secure version.
1551  */
1552 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1553 {
1554     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1555                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1556                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1557
1558     return ret;
1559 }
1560
1561 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1562 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1563     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1564
1565 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1566     do {                                                \
1567         if (_secure) {                                   \
1568             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1569         } else {                                        \
1570             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1571         }                                               \
1572     } while (0)
1573
1574 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1575  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1576  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1577  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1578  */
1579 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1580     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1581                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1582
1583 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1584     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1585                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1586                        (_val))
1587
1588 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1589 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1590                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1591
1592 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1593 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1594 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1595 #else
1596 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1597 {
1598     return true;
1599 }
1600 #endif
1601 /**
1602  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1603  * @opaque: the NVIC
1604  * @irq: the exception number to mark pending
1605  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1606  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1607  * exception.
1608  *
1609  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1610  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1611  * of architecturally banked exceptions.
1612  */
1613 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1614 /**
1615  * armv7m_nvic_set_pending_derived: mark this derived exception as pending
1616  * @opaque: the NVIC
1617  * @irq: the exception number to mark pending
1618  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1619  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1620  * exception.
1621  *
1622  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for derived
1623  * exceptions (exceptions generated in the course of trying to take
1624  * a different exception).
1625  */
1626 void armv7m_nvic_set_pending_derived(void *opaque, int irq, bool secure);
1627 /**
1628  * armv7m_nvic_get_pending_irq_info: return highest priority pending
1629  *    exception, and whether it targets Secure state
1630  * @opaque: the NVIC
1631  * @pirq: set to pending exception number
1632  * @ptargets_secure: set to whether pending exception targets Secure
1633  *
1634  * This function writes the number of the highest priority pending
1635  * exception (the one which would be made active by
1636  * armv7m_nvic_acknowledge_irq()) to @pirq, and sets @ptargets_secure
1637  * to true if the current highest priority pending exception should
1638  * be taken to Secure state, false for NS.
1639  */
1640 void armv7m_nvic_get_pending_irq_info(void *opaque, int *pirq,
1641                                       bool *ptargets_secure);
1642 /**
1643  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
1644  * @opaque: the NVIC
1645  *
1646  * Move the current highest priority pending exception from the pending
1647  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
1648  * it is the exception currently being handled.
1649  */
1650 void armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1651 /**
1652  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
1653  * @opaque: the NVIC
1654  * @irq: the exception number to complete
1655  * @secure: true if this exception was secure
1656  *
1657  * Returns: -1 if the irq was not active
1658  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
1659  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
1660  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
1661  */
1662 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
1663 /**
1664  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
1665  * @opaque: the NVIC
1666  *
1667  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
1668  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
1669  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
1670  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
1671  */
1672 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
1673 /**
1674  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
1675  * priority is negative for the specified security state.
1676  * @opaque: the NVIC
1677  * @secure: the security state to test
1678  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
1679  */
1680 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1681 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
1682 #else
1683 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
1684 {
1685     return false;
1686 }
1687 #endif
1688
1689 /* Interface for defining coprocessor registers.
1690  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1691  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1692  */
1693
1694 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1695  * via an integer which encodes all of:
1696  *  coprocessor number
1697  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1698  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1699  *    or via MRRC/MCRR?)
1700  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1701  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1702  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1703  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1704  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1705  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1706  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1707  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1708  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1709  * 32 bit code on a 64 bit core).
1710  */
1711 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1712  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1713  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1714  */
1715 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1716 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1717
1718 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1719  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1720  * hashtable.
1721  */
1722 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1723 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1724
1725 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1726     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1727      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1728
1729 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1730     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1731      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1732      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1733      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1734      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1735      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1736      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1737
1738 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1739  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1740  */
1741 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1742 {
1743     uint32_t cpregid = kvmid;
1744     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1745         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1746     } else {
1747         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1748             cpregid |= (1 << 15);
1749         }
1750
1751         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1752          * entries.
1753          */
1754          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1755     }
1756     return cpregid;
1757 }
1758
1759 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1760  * 64 bit KVM register ID.
1761  */
1762 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1763 {
1764     uint64_t kvmid;
1765
1766     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1767         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1768         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1769     } else {
1770         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1771         if (cpregid & (1 << 15)) {
1772             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1773         } else {
1774             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1775         }
1776     }
1777     return kvmid;
1778 }
1779
1780 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1781  * special-behaviour cp reg and bits [11..8] indicate what behaviour
1782  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1783  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1784  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1785  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1786  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1787  * a register definition to override a previous definition for the
1788  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1789  * old must have the OVERRIDE bit set.
1790  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1791  * state which is also visible via another register, and that the other
1792  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1793  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1794  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1795  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1796  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1797  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1798  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1799  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1800  * registers which implement clocks or timers require this.
1801  */
1802 #define ARM_CP_SPECIAL           0x0001
1803 #define ARM_CP_CONST             0x0002
1804 #define ARM_CP_64BIT             0x0004
1805 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END   0x0008
1806 #define ARM_CP_OVERRIDE          0x0010
1807 #define ARM_CP_ALIAS             0x0020
1808 #define ARM_CP_IO                0x0040
1809 #define ARM_CP_NO_RAW            0x0080
1810 #define ARM_CP_NOP               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0100)
1811 #define ARM_CP_WFI               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0200)
1812 #define ARM_CP_NZCV              (ARM_CP_SPECIAL | 0x0300)
1813 #define ARM_CP_CURRENTEL         (ARM_CP_SPECIAL | 0x0400)
1814 #define ARM_CP_DC_ZVA            (ARM_CP_SPECIAL | 0x0500)
1815 #define ARM_LAST_SPECIAL         ARM_CP_DC_ZVA
1816 #define ARM_CP_FPU               0x1000
1817 #define ARM_CP_SVE               0x2000
1818 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1819 #define ARM_CP_SENTINEL          0xffff
1820 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1821 #define ARM_CP_FLAG_MASK         0x30ff
1822
1823 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1824  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1825  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1826  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1827  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1828  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1829  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1830  * the various states in some places.
1831  */
1832 enum {
1833     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1834     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1835     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1836 };
1837
1838 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1839  * attributes for a given CP register entry.
1840  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1841  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1842  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1843  * security state.
1844  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1845  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1846  * or non-secure.
1847  */
1848 enum {
1849     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1850     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1851 };
1852
1853 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1854  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1855  * of a list of registers.
1856  */
1857 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1858 {
1859     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1860         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1861             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1862 }
1863
1864 /* Access rights:
1865  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1866  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1867  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1868  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1869  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1870  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1871  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1872  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1873  * terminology a little and call this PL3.
1874  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1875  * with the ELx exception levels.
1876  *
1877  * If access permissions for a register are more complex than can be
1878  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1879  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1880  */
1881 #define PL3_R 0x80
1882 #define PL3_W 0x40
1883 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1884 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1885 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1886 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1887 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1888 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1889
1890 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1891 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1892 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1893 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1894
1895 /* Return the highest implemented Exception Level */
1896 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1897 {
1898     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1899         return 3;
1900     }
1901     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1902         return 2;
1903     }
1904     return 1;
1905 }
1906
1907 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
1908 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
1909 {
1910     return env->v7m.exception != 0;
1911 }
1912
1913 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1914  * from the ARMv7 Privilege Level).
1915  */
1916 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1917 {
1918     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1919         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
1920             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
1921     }
1922
1923     if (is_a64(env)) {
1924         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1925     }
1926
1927     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1928     case ARM_CPU_MODE_USR:
1929         return 0;
1930     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1931         return 2;
1932     case ARM_CPU_MODE_MON:
1933         return 3;
1934     default:
1935         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
1936             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
1937              * EL3
1938              */
1939             return 3;
1940         }
1941
1942         return 1;
1943     }
1944 }
1945
1946 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
1947
1948 typedef enum CPAccessResult {
1949     /* Access is permitted */
1950     CP_ACCESS_OK = 0,
1951     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
1952      * result in a categorized exception syndrome giving information about
1953      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
1954      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
1955      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
1956      */
1957     CP_ACCESS_TRAP = 1,
1958     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
1959      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
1960      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
1961      */
1962     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
1963     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1964     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
1965     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
1966     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1967     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
1968     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
1969     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
1970      * trapped directly to EL2 or EL3
1971      */
1972     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
1973     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
1974 } CPAccessResult;
1975
1976 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
1977  * may not raise exceptions.
1978  */
1979 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1980 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
1981                        uint64_t value);
1982 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
1983 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
1984                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
1985                                   bool isread);
1986 /* Hook function for register reset */
1987 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1988
1989 #define CP_ANY 0xff
1990
1991 /* Definition of an ARM coprocessor register */
1992 struct ARMCPRegInfo {
1993     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
1994     const char *name;
1995     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
1996      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
1997      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
1998      * will be decoded to this register. The register read and write
1999      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
2000      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
2001      * then behave differently on read/write if necessary.
2002      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
2003      * must both be zero.
2004      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
2005      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
2006      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
2007      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
2008      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
2009      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
2010      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
2011      */
2012     uint8_t cp;
2013     uint8_t crn;
2014     uint8_t crm;
2015     uint8_t opc0;
2016     uint8_t opc1;
2017     uint8_t opc2;
2018     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
2019     int state;
2020     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
2021     int type;
2022     /* Access rights: PL*_[RW] */
2023     int access;
2024     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
2025     int secure;
2026     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
2027      * this register was defined: can be used to hand data through to the
2028      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
2029      */
2030     void *opaque;
2031     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
2032      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
2033      */
2034     uint64_t resetvalue;
2035     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
2036      *
2037      * This is not needed if either:
2038      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
2039      *  2. both readfn and writefn are specified
2040      */
2041     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
2042
2043     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
2044      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
2045      * registration of a register.  During hashing the bank associated
2046      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
2047      * there on out.
2048      *
2049      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
2050      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
2051      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
2052      * use indicates that a register is banked.
2053      */
2054     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
2055
2056     /* Function for making any access checks for this register in addition to
2057      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
2058      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
2059      * translate time.
2060      */
2061     CPAccessFn *accessfn;
2062     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
2063      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
2064      * by fieldoffset.
2065      */
2066     CPReadFn *readfn;
2067     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
2068      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
2069      * by fieldoffset.
2070      */
2071     CPWriteFn *writefn;
2072     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
2073      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
2074      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2075      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
2076      */
2077     CPReadFn *raw_readfn;
2078     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
2079      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
2080      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2081      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
2082      * or similar behaviour.
2083      */
2084     CPWriteFn *raw_writefn;
2085     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
2086      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
2087      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
2088      */
2089     CPResetFn *resetfn;
2090 };
2091
2092 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
2093  * ARMCPRegInfo *ri.
2094  */
2095 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
2096     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2097 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
2098     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2099
2100 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
2101
2102 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2103                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2104 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2105                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2106 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2107 {
2108     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
2109 }
2110 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2111 {
2112     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
2113 }
2114 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
2115
2116 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
2117 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
2118                          uint64_t value);
2119 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
2120 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2121
2122 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
2123  * if fieldoffset is non zero.
2124  */
2125 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2126
2127 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
2128  * is 64 bits wide.
2129  */
2130 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
2131 {
2132     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
2133 }
2134
2135 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
2136                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
2137 {
2138     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
2139 }
2140
2141 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
2142 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2143
2144 /**
2145  * write_list_to_cpustate
2146  * @cpu: ARMCPU
2147  *
2148  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2149  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
2150  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
2151  * from incoming migration state.
2152  *
2153  * Returns: true if all register values were updated correctly,
2154  * false if some register was unknown or could not be written.
2155  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2156  * writing all registers in the list.
2157  */
2158 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
2159
2160 /**
2161  * write_cpustate_to_list:
2162  * @cpu: ARMCPU
2163  *
2164  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2165  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2166  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2167  * KVM or for outbound migration.
2168  *
2169  * Returns: true if all register values were read correctly,
2170  * false if some register was unknown or could not be read.
2171  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2172  * reading all registers in the list.
2173  */
2174 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2175
2176 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2177 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2178
2179 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2180 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2181 #else
2182 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2183  * have to support 1K tiny pages.
2184  */
2185 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2186 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2187 #endif
2188
2189 #if defined(TARGET_AARCH64)
2190 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2191 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
2192 #else
2193 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2194 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2195 #endif
2196
2197 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2198                                      unsigned int target_el)
2199 {
2200     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2201     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2202     bool secure = arm_is_secure(env);
2203     bool pstate_unmasked;
2204     int8_t unmasked = 0;
2205
2206     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2207      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2208      * pending.
2209      */
2210     if (cur_el > target_el) {
2211         return false;
2212     }
2213
2214     switch (excp_idx) {
2215     case EXCP_FIQ:
2216         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2217         break;
2218
2219     case EXCP_IRQ:
2220         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2221         break;
2222
2223     case EXCP_VFIQ:
2224         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO)) {
2225             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2226             return false;
2227         }
2228         return !(env->daif & PSTATE_F);
2229     case EXCP_VIRQ:
2230         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO)) {
2231             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2232             return false;
2233         }
2234         return !(env->daif & PSTATE_I);
2235     default:
2236         g_assert_not_reached();
2237     }
2238
2239     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2240      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2241      * interrupt.
2242      */
2243     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2244         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2245         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2246             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2247              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2248              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2249              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2250              */
2251             if (target_el == 3 || !secure) {
2252                 unmasked = 1;
2253             }
2254         } else {
2255             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2256              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2257              * routing but also change the behaviour of masking.
2258              */
2259             bool hcr, scr;
2260
2261             switch (excp_idx) {
2262             case EXCP_FIQ:
2263                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2264                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2265                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2266                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2267                  * below.
2268                  */
2269                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO);
2270                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2271
2272                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2273                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2274                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2275                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2276                  */
2277                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2278                 break;
2279             case EXCP_IRQ:
2280                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2281                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2282                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2283                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2284                  * affect here.
2285                  */
2286                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO);
2287                 scr = false;
2288                 break;
2289             default:
2290                 g_assert_not_reached();
2291             }
2292
2293             if ((scr || hcr) && !secure) {
2294                 unmasked = 1;
2295             }
2296         }
2297     }
2298
2299     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2300      * ability above.
2301      */
2302     return unmasked || pstate_unmasked;
2303 }
2304
2305 #define cpu_init(cpu_model) cpu_generic_init(TYPE_ARM_CPU, cpu_model)
2306
2307 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2308 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2309 #define CPU_RESOLVING_TYPE TYPE_ARM_CPU
2310
2311 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2312 #define cpu_list arm_cpu_list
2313
2314 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2315  *
2316  * If EL3 is 64-bit:
2317  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2318  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2319  *  + NonSecure EL2
2320  *  + Secure EL1 & EL0
2321  *  + Secure EL3
2322  * If EL3 is 32-bit:
2323  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2324  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2325  *  + NonSecure PL2
2326  *  + Secure PL0 & PL1
2327  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2328  *
2329  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2330  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2331  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2332  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2333  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2334  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2335  *     architecturally permitted]
2336  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2337  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2338  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2339  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2340  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2341  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2342  *     and they can't both be active at the same time.
2343  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2344  *
2345  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2346  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2347  * NS EL2 (aka NS PL2)
2348  * S EL3 (aka S PL1)
2349  * S EL0 (aka S PL0)
2350  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2351  * NS EL0+1 stage 2
2352  *
2353  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2354  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2355  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2356  *
2357  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2358  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2359  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2360  *
2361  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2362  * They have the following different MMU indexes:
2363  *  User
2364  *  Privileged
2365  *  User, execution priority negative (ie the MPU HFNMIENA bit may apply)
2366  *  Privileged, execution priority negative (ditto)
2367  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2368  *  Secure User
2369  *  Secure Privileged
2370  *  Secure User, execution priority negative
2371  *  Secure Privileged, execution priority negative
2372  *
2373  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2374  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2375  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2376  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2377  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2378  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2379  * the same for any particular CPU.
2380  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2381  * index values are in variables of type 'int'.
2382  *
2383  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2384  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2385  * valid for doing slow path page table walks.
2386  *
2387  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2388  * of the AT/ATS operations.
2389  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2390  * For M profile we arrange them to have a bit for priv, a bit for negpri
2391  * and a bit for secure.
2392  */
2393 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2394 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2395 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2396
2397 /* meanings of the bits for M profile mmu idx values */
2398 #define ARM_MMU_IDX_M_PRIV 0x1
2399 #define ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI 0x2
2400 #define ARM_MMU_IDX_M_S 0x4
2401
2402 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2403 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2404
2405 typedef enum ARMMMUIdx {
2406     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2407     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2408     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2409     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2410     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2411     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2412     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2413     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2414     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2415     ARMMMUIdx_MUserNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2416     ARMMMUIdx_MPrivNegPri = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2417     ARMMMUIdx_MSUser = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2418     ARMMMUIdx_MSPriv = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2419     ARMMMUIdx_MSUserNegPri = 6 | ARM_MMU_IDX_M,
2420     ARMMMUIdx_MSPrivNegPri = 7 | ARM_MMU_IDX_M,
2421     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2422      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2423      */
2424     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2425     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2426 } ARMMMUIdx;
2427
2428 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2429  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2430  */
2431 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2432     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2433     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2434     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2435     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2436     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2437     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2438     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2439     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2440     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2441     ARMMMUIdxBit_MUserNegPri = 1 << 2,
2442     ARMMMUIdxBit_MPrivNegPri = 1 << 3,
2443     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 4,
2444     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 5,
2445     ARMMMUIdxBit_MSUserNegPri = 1 << 6,
2446     ARMMMUIdxBit_MSPrivNegPri = 1 << 7,
2447 } ARMMMUIdxBit;
2448
2449 #define MMU_USER_IDX 0
2450
2451 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2452 {
2453     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2454 }
2455
2456 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2457 {
2458     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2459         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2460     } else {
2461         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2462     }
2463 }
2464
2465 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2466 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2467 {
2468     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2469     case ARM_MMU_IDX_A:
2470         return mmu_idx & 3;
2471     case ARM_MMU_IDX_M:
2472         return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2473     default:
2474         g_assert_not_reached();
2475     }
2476 }
2477
2478 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security and
2479  * privilege state
2480  */
2481 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(CPUARMState *env,
2482                                                               bool secstate,
2483                                                               bool priv)
2484 {
2485     ARMMMUIdx mmu_idx = ARM_MMU_IDX_M;
2486
2487     if (priv) {
2488         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2489     }
2490
2491     if (armv7m_nvic_neg_prio_requested(env->nvic, secstate)) {
2492         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI;
2493     }
2494
2495     if (secstate) {
2496         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_S;
2497     }
2498
2499     return mmu_idx;
2500 }
2501
2502 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security state */
2503 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(CPUARMState *env,
2504                                                      bool secstate)
2505 {
2506     bool priv = arm_current_el(env) != 0;
2507
2508     return arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(env, secstate, priv);
2509 }
2510
2511 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
2512 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
2513 {
2514     int el = arm_current_el(env);
2515
2516     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2517         ARMMMUIdx mmu_idx = arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(env, env->v7m.secure);
2518
2519         return arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx);
2520     }
2521
2522     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
2523         return arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx_S1SE0 + el);
2524     }
2525     return el;
2526 }
2527
2528 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2529 typedef enum ARMASIdx {
2530     ARMASIdx_NS = 0,
2531     ARMASIdx_S = 1,
2532 } ARMASIdx;
2533
2534 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2535 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2536 {
2537     bool secure = arm_is_secure(env);
2538     bool route_to_el2 = false;
2539
2540     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2541         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2542                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2543     }
2544
2545     if (route_to_el2) {
2546         return 2;
2547     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2548                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2549         return 3;
2550     } else {
2551         return 1;
2552     }
2553 }
2554
2555 static inline bool arm_v7m_csselr_razwi(ARMCPU *cpu)
2556 {
2557     /* If all the CLIDR.Ctypem bits are 0 there are no caches, and
2558      * CSSELR is RAZ/WI.
2559      */
2560     return (cpu->clidr & R_V7M_CLIDR_CTYPE_ALL_MASK) != 0;
2561 }
2562
2563 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2564 {
2565     if (arm_is_secure(env)) {
2566         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2567         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2568             || arm_current_el(env) == 3) {
2569             return false;
2570         }
2571     }
2572
2573     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2574         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2575             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2576             return false;
2577         }
2578     }
2579     return true;
2580 }
2581
2582 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2583 {
2584     int el = arm_current_el(env);
2585
2586     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2587         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2588     }
2589
2590     if (arm_is_secure(env)) {
2591         int spd;
2592
2593         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2594             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2595              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2596              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2597              */
2598             return true;
2599         }
2600
2601         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2602         switch (spd) {
2603         case 1:
2604             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2605         case 0:
2606             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2607              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2608              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2609              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2610              */
2611             return true;
2612         case 2:
2613             return false;
2614         case 3:
2615             return true;
2616         }
2617     }
2618
2619     return el != 2;
2620 }
2621
2622 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2623  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2624  *    if UsingAArch32() then
2625  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2626  *    else
2627  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2628  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2629  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2630  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2631  * always return the same value.
2632  *
2633  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2634  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2635  */
2636 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2637 {
2638     if (env->aarch64) {
2639         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2640     } else {
2641         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2642     }
2643 }
2644
2645 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2646  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2647  */
2648 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2649 {
2650     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2651         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2652         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2653 }
2654
2655 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2656 {
2657     return
2658         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2659          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2660          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2661          */
2662 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2663         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2664 #endif
2665         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2666 }
2667
2668 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2669 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2670 {
2671     int cur_el;
2672
2673     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2674     if (!is_a64(env)) {
2675         return
2676 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2677             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2678              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2679              * and stores are done little endian but from addresses which
2680              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2681              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2682              * SCTLR.B.
2683              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2684              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2685              * difference), and so we need to use a data access endianness
2686              * that depends on SCTLR.B.
2687              */
2688             arm_sctlr_b(env) ||
2689 #endif
2690                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2691     }
2692
2693     cur_el = arm_current_el(env);
2694
2695     if (cur_el == 0) {
2696         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2697     }
2698
2699     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2700 }
2701
2702 #include "exec/cpu-all.h"
2703
2704 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2705  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2706  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2707  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2708  */
2709 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2710 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2711 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2712 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2713 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2714 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2715 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2716 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2717 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2718 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2719 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2720
2721 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2722 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2723 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2724 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2725 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2726 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2727 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2728 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2729 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2730 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2731 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2732 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2733 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2734 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2735  * checks on the other bits at runtime
2736  */
2737 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2738 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2739 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2740  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2741  * the same thing as the current security state of the processor!
2742  */
2743 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2744 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2745 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2746 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2747 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
2748 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT    21
2749 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2750
2751 /* Bit usage when in AArch64 state */
2752 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2753 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2754 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2755 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2756 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT  2
2757 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2758 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT    4
2759 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK     (0xf << ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2760
2761 /* some convenience accessor macros */
2762 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2763     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2764 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2765     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2766 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2767     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2768 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2769     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2770 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2771     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2772 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2773     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2774 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2775     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2776 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2777     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2778 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2779     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2780 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2781     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2782 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2783     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2784 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2785     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2786 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2787     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2788 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2789     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2790 #define ARM_TBFLAG_HANDLER(F) \
2791     (((F) & ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK) >> ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2792 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2793     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2794 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2795     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2796 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL(F) \
2797     (((F) & ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2798 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN(F) \
2799     (((F) & ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2800
2801 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2802 {
2803 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2804     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2805      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2806      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2807      */
2808     return
2809 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2810         1 ^
2811 #endif
2812         sctlr_b;
2813 #else
2814     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2815      * doing swaps that need to be reversed
2816      */
2817     return 0;
2818 #endif
2819 }
2820
2821 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2822 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2823 {
2824     return
2825 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2826        1 ^
2827 #endif
2828        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2829 }
2830 #endif
2831
2832 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2833 /**
2834  * arm_regime_tbi0:
2835  * @env: CPUARMState
2836  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2837  *
2838  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2839  *
2840  * Returns: the TBI0 value.
2841  */
2842 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2843
2844 /**
2845  * arm_regime_tbi1:
2846  * @env: CPUARMState
2847  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2848  *
2849  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2850  *
2851  * Returns: the TBI1 value.
2852  */
2853 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2854 #else
2855 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2856 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2857 {
2858     return 0;
2859 }
2860
2861 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2862 {
2863     return 0;
2864 }
2865 #endif
2866
2867 void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2868                           target_ulong *cs_base, uint32_t *flags);
2869
2870 enum {
2871     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2872     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2873     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2874 };
2875
2876 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2877 /* Return the address space index to use for a memory access */
2878 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2879 {
2880     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2881 }
2882
2883 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2884  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
2885  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
2886  */
2887 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2888 {
2889     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
2890 }
2891 #endif
2892
2893 /**
2894  * arm_register_el_change_hook:
2895  * Register a hook function which will be called back whenever this
2896  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
2897  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
2898  * to this function when the hook was registered.
2899  *
2900  * Note that we currently only support registering a single hook function,
2901  * and will assert if this function is called twice.
2902  * This facility is intended for the use of the GICv3 emulation.
2903  */
2904 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHook *hook,
2905                                  void *opaque);
2906
2907 /**
2908  * arm_get_el_change_hook_opaque:
2909  * Return the opaque data that will be used by the el_change_hook
2910  * for this CPU.
2911  */
2912 static inline void *arm_get_el_change_hook_opaque(ARMCPU *cpu)
2913 {
2914     return cpu->el_change_hook_opaque;
2915 }
2916
2917 /**
2918  * aa32_vfp_dreg:
2919  * Return a pointer to the Dn register within env in 32-bit mode.
2920  */
2921 static inline uint64_t *aa32_vfp_dreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2922 {
2923     return &env->vfp.zregs[regno >> 1].d[regno & 1];
2924 }
2925
2926 /**
2927  * aa32_vfp_qreg:
2928  * Return a pointer to the Qn register within env in 32-bit mode.
2929  */
2930 static inline uint64_t *aa32_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2931 {
2932     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2933 }
2934
2935 /**
2936  * aa64_vfp_qreg:
2937  * Return a pointer to the Qn register within env in 64-bit mode.
2938  */
2939 static inline uint64_t *aa64_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2940 {
2941     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2942 }
2943
2944 #endif
This page took 0.186193 seconds and 4 git commands to generate.