]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
hw/intc/armv7m_nvic: Implement cache ID registers
[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 #include "fpu/softfloat.h"
43
44 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
45 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
46 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
47 #define EXCP_DATA_ABORT      4
48 #define EXCP_IRQ             5
49 #define EXCP_FIQ             6
50 #define EXCP_BKPT            7
51 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
52 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
53 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
54 #define EXCP_HYP_TRAP       12
55 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
56 #define EXCP_VIRQ           14
57 #define EXCP_VFIQ           15
58 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
59 #define EXCP_NOCP           17   /* v7M NOCP UsageFault */
60 #define EXCP_INVSTATE       18   /* v7M INVSTATE UsageFault */
61 /* NB: add new EXCP_ defines to the array in arm_log_exception() too */
62
63 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
64 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
65 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
66 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
67 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
68 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
69 #define ARMV7M_EXCP_SECURE  7
70 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
71 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
72 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
73 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
74
75 /* For M profile, some registers are banked secure vs non-secure;
76  * these are represented as a 2-element array where the first element
77  * is the non-secure copy and the second is the secure copy.
78  * When the CPU does not have implement the security extension then
79  * only the first element is used.
80  * This means that the copy for the current security state can be
81  * accessed via env->registerfield[env->v7m.secure] (whether the security
82  * extension is implemented or not).
83  */
84 enum {
85     M_REG_NS = 0,
86     M_REG_S = 1,
87     M_REG_NUM_BANKS = 2,
88 };
89
90 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
91 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
92 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
93 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
94
95 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
96  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
97  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
98  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
99  * significant half of a uint64_t struct member.
100  */
101 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
102 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
103 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
104 #else
105 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
106 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
107 #endif
108
109 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
110 #define ARM_CPU_IRQ 0
111 #define ARM_CPU_FIQ 1
112 #define ARM_CPU_VIRQ 2
113 #define ARM_CPU_VFIQ 3
114
115 #define NB_MMU_MODES 8
116 /* ARM-specific extra insn start words:
117  * 1: Conditional execution bits
118  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
119  */
120 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
121
122 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
123  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
124  * help the sleb128 encoder do a better job.
125  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
126  */
127 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
128 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
129
130 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
131    precision respectively.
132    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
133    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
134    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
135    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
136  */
137
138 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
139 typedef struct ARMGenericTimer {
140     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
141     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
142 } ARMGenericTimer;
143
144 #define GTIMER_PHYS 0
145 #define GTIMER_VIRT 1
146 #define GTIMER_HYP  2
147 #define GTIMER_SEC  3
148 #define NUM_GTIMERS 4
149
150 typedef struct {
151     uint64_t raw_tcr;
152     uint32_t mask;
153     uint32_t base_mask;
154 } TCR;
155
156 /* Define a maximum sized vector register.
157  * For 32-bit, this is a 128-bit NEON/AdvSIMD register.
158  * For 64-bit, this is a 2048-bit SVE register.
159  *
160  * Note that the mapping between S, D, and Q views of the register bank
161  * differs between AArch64 and AArch32.
162  * In AArch32:
163  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
164  *  Dn = regs[n / 2].d[n & 1]
165  *  Sn = regs[n / 4].d[n % 4 / 2],
166  *       bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
167  *       (and regs[16] to regs[31] are inaccessible)
168  * In AArch64:
169  *  Zn = regs[n].d[*]
170  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
171  *  Dn = regs[n].d[0]
172  *  Sn = regs[n].d[0] bits 31..0
173  *
174  * This corresponds to the architecturally defined mapping between
175  * the two execution states, and means we do not need to explicitly
176  * map these registers when changing states.
177  *
178  * Align the data for use with TCG host vector operations.
179  */
180
181 #ifdef TARGET_AARCH64
182 # define ARM_MAX_VQ    16
183 #else
184 # define ARM_MAX_VQ    1
185 #endif
186
187 typedef struct ARMVectorReg {
188     uint64_t d[2 * ARM_MAX_VQ] QEMU_ALIGNED(16);
189 } ARMVectorReg;
190
191 /* In AArch32 mode, predicate registers do not exist at all.  */
192 #ifdef TARGET_AARCH64
193 typedef struct ARMPredicateReg {
194     uint64_t p[2 * ARM_MAX_VQ / 8] QEMU_ALIGNED(16);
195 } ARMPredicateReg;
196 #endif
197
198
199 typedef struct CPUARMState {
200     /* Regs for current mode.  */
201     uint32_t regs[16];
202
203     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
204      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
205      * instead of having a complicated union.
206      */
207     /* Regs for A64 mode.  */
208     uint64_t xregs[32];
209     uint64_t pc;
210     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
211      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
212      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
213      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
214      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
215      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
216      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
217      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
218      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
219      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
220      */
221     uint32_t pstate;
222     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
223
224     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
225        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
226        the whole CPSR.  */
227     uint32_t uncached_cpsr;
228     uint32_t spsr;
229
230     /* Banked registers.  */
231     uint64_t banked_spsr[8];
232     uint32_t banked_r13[8];
233     uint32_t banked_r14[8];
234
235     /* These hold r8-r12.  */
236     uint32_t usr_regs[5];
237     uint32_t fiq_regs[5];
238
239     /* cpsr flag cache for faster execution */
240     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
241     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
242     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
243     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
244     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
245     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
246     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
247     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
248     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
249
250     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
251     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
252
253     /* System control coprocessor (cp15) */
254     struct {
255         uint32_t c0_cpuid;
256         union { /* Cache size selection */
257             struct {
258                 uint64_t _unused_csselr0;
259                 uint64_t csselr_ns;
260                 uint64_t _unused_csselr1;
261                 uint64_t csselr_s;
262             };
263             uint64_t csselr_el[4];
264         };
265         union { /* System control register. */
266             struct {
267                 uint64_t _unused_sctlr;
268                 uint64_t sctlr_ns;
269                 uint64_t hsctlr;
270                 uint64_t sctlr_s;
271             };
272             uint64_t sctlr_el[4];
273         };
274         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
275         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
276         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
277         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
278         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
279         union { /* MMU translation table base 0. */
280             struct {
281                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
282                 uint64_t ttbr0_ns;
283                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
284                 uint64_t ttbr0_s;
285             };
286             uint64_t ttbr0_el[4];
287         };
288         union { /* MMU translation table base 1. */
289             struct {
290                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
291                 uint64_t ttbr1_ns;
292                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
293                 uint64_t ttbr1_s;
294             };
295             uint64_t ttbr1_el[4];
296         };
297         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
298         /* MMU translation table base control. */
299         TCR tcr_el[4];
300         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
301         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
302         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
303         union { /* MMU domain access control register
304                  * MPU write buffer control.
305                  */
306             struct {
307                 uint64_t dacr_ns;
308                 uint64_t dacr_s;
309             };
310             struct {
311                 uint64_t dacr32_el2;
312             };
313         };
314         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
315         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
316         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
317         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
318         union { /* Fault status registers.  */
319             struct {
320                 uint64_t ifsr_ns;
321                 uint64_t ifsr_s;
322             };
323             struct {
324                 uint64_t ifsr32_el2;
325             };
326         };
327         union {
328             struct {
329                 uint64_t _unused_dfsr;
330                 uint64_t dfsr_ns;
331                 uint64_t hsr;
332                 uint64_t dfsr_s;
333             };
334             uint64_t esr_el[4];
335         };
336         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
337         union { /* Fault address registers. */
338             struct {
339                 uint64_t _unused_far0;
340 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
341                 uint32_t ifar_ns;
342                 uint32_t dfar_ns;
343                 uint32_t ifar_s;
344                 uint32_t dfar_s;
345 #else
346                 uint32_t dfar_ns;
347                 uint32_t ifar_ns;
348                 uint32_t dfar_s;
349                 uint32_t ifar_s;
350 #endif
351                 uint64_t _unused_far3;
352             };
353             uint64_t far_el[4];
354         };
355         uint64_t hpfar_el2;
356         uint64_t hstr_el2;
357         union { /* Translation result. */
358             struct {
359                 uint64_t _unused_par_0;
360                 uint64_t par_ns;
361                 uint64_t _unused_par_1;
362                 uint64_t par_s;
363             };
364             uint64_t par_el[4];
365         };
366
367         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
368         uint32_t c9_data;
369         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
370         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
371         uint32_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
372         uint32_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
373         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
374         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
375         union { /* Memory attribute redirection */
376             struct {
377 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
378                 uint64_t _unused_mair_0;
379                 uint32_t mair1_ns;
380                 uint32_t mair0_ns;
381                 uint64_t _unused_mair_1;
382                 uint32_t mair1_s;
383                 uint32_t mair0_s;
384 #else
385                 uint64_t _unused_mair_0;
386                 uint32_t mair0_ns;
387                 uint32_t mair1_ns;
388                 uint64_t _unused_mair_1;
389                 uint32_t mair0_s;
390                 uint32_t mair1_s;
391 #endif
392             };
393             uint64_t mair_el[4];
394         };
395         union { /* vector base address register */
396             struct {
397                 uint64_t _unused_vbar;
398                 uint64_t vbar_ns;
399                 uint64_t hvbar;
400                 uint64_t vbar_s;
401             };
402             uint64_t vbar_el[4];
403         };
404         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
405         struct { /* FCSE PID. */
406             uint32_t fcseidr_ns;
407             uint32_t fcseidr_s;
408         };
409         union { /* Context ID. */
410             struct {
411                 uint64_t _unused_contextidr_0;
412                 uint64_t contextidr_ns;
413                 uint64_t _unused_contextidr_1;
414                 uint64_t contextidr_s;
415             };
416             uint64_t contextidr_el[4];
417         };
418         union { /* User RW Thread register. */
419             struct {
420                 uint64_t tpidrurw_ns;
421                 uint64_t tpidrprw_ns;
422                 uint64_t htpidr;
423                 uint64_t _tpidr_el3;
424             };
425             uint64_t tpidr_el[4];
426         };
427         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
428         uint64_t tpidrurw_s;
429         uint64_t tpidrprw_s;
430         uint64_t tpidruro_s;
431
432         union { /* User RO Thread register. */
433             uint64_t tpidruro_ns;
434             uint64_t tpidrro_el[1];
435         };
436         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
437         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
438         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
439         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
440         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
441         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
442         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
443         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
444         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
445         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
446         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
447         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
448         uint32_t c15_power_diagnostic;
449         uint32_t c15_power_control; /* power control */
450         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
451         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
452         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
453         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
454         uint64_t mdscr_el1;
455         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
456         uint64_t mdcr_el2;
457         uint64_t mdcr_el3;
458         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
459          * was reset. Otherwise it stores the counter value
460          */
461         uint64_t c15_ccnt;
462         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
463         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
464         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
465     } cp15;
466
467     struct {
468         /* M profile has up to 4 stack pointers:
469          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
470          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
471          * the security extension then it has only two SPs.)
472          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
473          * and the non-active SP for the current security state in
474          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
475          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
476          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
477          * when we change security state.
478          */
479         uint32_t other_sp;
480         uint32_t other_ss_msp;
481         uint32_t other_ss_psp;
482         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
483         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
484         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
485         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
486         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
487         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
488         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
489         uint32_t sfsr; /* Secure Fault Status Register */
490         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
491         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
492         uint32_t sfar; /* Secure Fault Address Register */
493         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
494         int exception;
495         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
496         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
497         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
498         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
499         uint32_t csselr[M_REG_NUM_BANKS];
500     } v7m;
501
502     /* Information associated with an exception about to be taken:
503      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
504      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
505      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
506      * entry process.
507      */
508     struct {
509         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
510         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
511         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
512         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
513         /* If we implement EL2 we will also need to store information
514          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
515          */
516     } exception;
517
518     /* Thumb-2 EE state.  */
519     uint32_t teecr;
520     uint32_t teehbr;
521
522     /* VFP coprocessor state.  */
523     struct {
524         ARMVectorReg zregs[32];
525
526 #ifdef TARGET_AARCH64
527         /* Store FFR as pregs[16] to make it easier to treat as any other.  */
528         ARMPredicateReg pregs[17];
529 #endif
530
531         uint32_t xregs[16];
532         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
533         int vec_len;
534         int vec_stride;
535
536         /* scratch space when Tn are not sufficient.  */
537         uint32_t scratch[8];
538
539         /* fp_status is the "normal" fp status. standard_fp_status retains
540          * values corresponding to the ARM "Standard FPSCR Value", ie
541          * default-NaN, flush-to-zero, round-to-nearest and is used by
542          * any operations (generally Neon) which the architecture defines
543          * as controlled by the standard FPSCR value rather than the FPSCR.
544          *
545          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
546          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
547          * OR of the flags in the two fp statuses. This relies on the
548          * only thing which needs to read the exception flags being
549          * an explicit FPSCR read.
550          */
551         float_status fp_status;
552         float_status standard_fp_status;
553
554         /* ZCR_EL[1-3] */
555         uint64_t zcr_el[4];
556     } vfp;
557     uint64_t exclusive_addr;
558     uint64_t exclusive_val;
559     uint64_t exclusive_high;
560
561     /* iwMMXt coprocessor state.  */
562     struct {
563         uint64_t regs[16];
564         uint64_t val;
565
566         uint32_t cregs[16];
567     } iwmmxt;
568
569 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
570     /* For usermode syscall translation.  */
571     int eabi;
572 #endif
573
574     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
575     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
576
577     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
578     struct {} end_reset_fields;
579
580     CPU_COMMON
581
582     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
583
584     /* Internal CPU feature flags.  */
585     uint64_t features;
586
587     /* PMSAv7 MPU */
588     struct {
589         uint32_t *drbar;
590         uint32_t *drsr;
591         uint32_t *dracr;
592         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
593     } pmsav7;
594
595     /* PMSAv8 MPU */
596     struct {
597         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
598          * and state:
599          *  pmsav7.rnr (region number register)
600          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
601          */
602         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
603         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
604         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
605         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
606     } pmsav8;
607
608     /* v8M SAU */
609     struct {
610         uint32_t *rbar;
611         uint32_t *rlar;
612         uint32_t rnr;
613         uint32_t ctrl;
614     } sau;
615
616     void *nvic;
617     const struct arm_boot_info *boot_info;
618     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
619     void *gicv3state;
620 } CPUARMState;
621
622 /**
623  * ARMELChangeHook:
624  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
625  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
626  */
627 typedef void ARMELChangeHook(ARMCPU *cpu, void *opaque);
628
629
630 /* These values map onto the return values for
631  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
632 typedef enum ARMPSCIState {
633     PSCI_ON = 0,
634     PSCI_OFF = 1,
635     PSCI_ON_PENDING = 2
636 } ARMPSCIState;
637
638 /**
639  * ARMCPU:
640  * @env: #CPUARMState
641  *
642  * An ARM CPU core.
643  */
644 struct ARMCPU {
645     /*< private >*/
646     CPUState parent_obj;
647     /*< public >*/
648
649     CPUARMState env;
650
651     /* Coprocessor information */
652     GHashTable *cp_regs;
653     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
654      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
655      * we use these arrays.
656      */
657     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
658      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
659      */
660     uint64_t *cpreg_indexes;
661     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
662     uint64_t *cpreg_values;
663     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
664     int32_t cpreg_array_len;
665     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
666      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
667      * to the working data structures above.
668      */
669     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
670     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
671     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
672
673     /* Timers used by the generic (architected) timer */
674     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
675     /* GPIO outputs for generic timer */
676     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
677     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
678     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
679     /* GPIO output for the PMU interrupt */
680     qemu_irq pmu_interrupt;
681
682     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
683     MemoryRegion *secure_memory;
684
685     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
686     const char *dtb_compatible;
687
688     /* PSCI version for this CPU
689      * Bits[31:16] = Major Version
690      * Bits[15:0] = Minor Version
691      */
692     uint32_t psci_version;
693
694     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
695     bool start_powered_off;
696
697     /* Current power state, access guarded by BQL */
698     ARMPSCIState power_state;
699
700     /* CPU has virtualization extension */
701     bool has_el2;
702     /* CPU has security extension */
703     bool has_el3;
704     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
705     bool has_pmu;
706
707     /* CPU has memory protection unit */
708     bool has_mpu;
709     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
710     uint32_t pmsav7_dregion;
711     /* v8M SAU number of supported regions */
712     uint32_t sau_sregion;
713
714     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
715      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
716      */
717     uint32_t psci_conduit;
718
719     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
720      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
721      */
722     uint32_t kvm_target;
723
724     /* KVM init features for this CPU */
725     uint32_t kvm_init_features[7];
726
727     /* Uniprocessor system with MP extensions */
728     bool mp_is_up;
729
730     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
731      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
732      * various constant registers and reset values of non-constant
733      * registers.
734      * Some of these might become QOM properties eventually.
735      * Field names match the official register names as defined in the
736      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
737      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
738      * prefix means a constant register.
739      */
740     uint32_t midr;
741     uint32_t revidr;
742     uint32_t reset_fpsid;
743     uint32_t mvfr0;
744     uint32_t mvfr1;
745     uint32_t mvfr2;
746     uint32_t ctr;
747     uint32_t reset_sctlr;
748     uint32_t id_pfr0;
749     uint32_t id_pfr1;
750     uint32_t id_dfr0;
751     uint32_t pmceid0;
752     uint32_t pmceid1;
753     uint32_t id_afr0;
754     uint32_t id_mmfr0;
755     uint32_t id_mmfr1;
756     uint32_t id_mmfr2;
757     uint32_t id_mmfr3;
758     uint32_t id_mmfr4;
759     uint32_t id_isar0;
760     uint32_t id_isar1;
761     uint32_t id_isar2;
762     uint32_t id_isar3;
763     uint32_t id_isar4;
764     uint32_t id_isar5;
765     uint64_t id_aa64pfr0;
766     uint64_t id_aa64pfr1;
767     uint64_t id_aa64dfr0;
768     uint64_t id_aa64dfr1;
769     uint64_t id_aa64afr0;
770     uint64_t id_aa64afr1;
771     uint64_t id_aa64isar0;
772     uint64_t id_aa64isar1;
773     uint64_t id_aa64mmfr0;
774     uint64_t id_aa64mmfr1;
775     uint32_t dbgdidr;
776     uint32_t clidr;
777     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
778     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
779      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
780      */
781     uint32_t ccsidr[16];
782     uint64_t reset_cbar;
783     uint32_t reset_auxcr;
784     bool reset_hivecs;
785     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
786     uint32_t dcz_blocksize;
787     uint64_t rvbar;
788
789     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
790     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
791     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
792     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
793
794     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
795      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
796      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
797      * architecture version.
798      */
799     bool cfgend;
800
801     ARMELChangeHook *el_change_hook;
802     void *el_change_hook_opaque;
803
804     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
805
806     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
807     uint8_t device_irq_level;
808 };
809
810 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
811 {
812     return container_of(env, ARMCPU, env);
813 }
814
815 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
816
817 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
818
819 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
820
821 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
822 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
823 #endif
824
825 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
826 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
827 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
828
829 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
830                         int flags);
831
832 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
833                                          MemTxAttrs *attrs);
834
835 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
836 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
837
838 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
839                              int cpuid, void *opaque);
840 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
841                              int cpuid, void *opaque);
842
843 #ifdef TARGET_AARCH64
844 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
845 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
846 #endif
847
848 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
849 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
850 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
851
852 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
853 {
854     return env->aarch64;
855 }
856
857 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
858    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
859    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
860 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
861                            void *puc);
862
863 /**
864  * pmccntr_sync
865  * @env: CPUARMState
866  *
867  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
868  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
869  * The function is used to swap the state of the register if required.
870  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
871  */
872 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
873
874 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
875  * versions of the architecture; in that case we define constants
876  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
877  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
878  * is the architectural version it expects.
879  */
880 #define SCTLR_M       (1U << 0)
881 #define SCTLR_A       (1U << 1)
882 #define SCTLR_C       (1U << 2)
883 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
884 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
885 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
886 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
887 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
888 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
889 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
890 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
891 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
892 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
893 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
894 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
895 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
896 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
897 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
898 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
899 #define SCTLR_I       (1U << 12)
900 #define SCTLR_V       (1U << 13)
901 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
902 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
903 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
904 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
905 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
906 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
907 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
908 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
909 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
910 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
911 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
912 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
913 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
914 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
915 #define SCTLR_U       (1U << 22)
916 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
917 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
918 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
919 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
920 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
921 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
922 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
923 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
924 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
925 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
926
927 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
928 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
929 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
930 #define CPTR_TZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL2 */
931 #define CPTR_EZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL3 */
932
933 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
934 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
935 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
936 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
937 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
938 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
939 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
940 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
941 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
942 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
943 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
944 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
945
946 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
947 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
948
949 #define CPSR_M (0x1fU)
950 #define CPSR_T (1U << 5)
951 #define CPSR_F (1U << 6)
952 #define CPSR_I (1U << 7)
953 #define CPSR_A (1U << 8)
954 #define CPSR_E (1U << 9)
955 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
956 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
957 #define CPSR_IL (1U << 20)
958 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
959  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
960  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
961  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
962  */
963 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
964 #define CPSR_J (1U << 24)
965 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
966 #define CPSR_Q (1U << 27)
967 #define CPSR_V (1U << 28)
968 #define CPSR_C (1U << 29)
969 #define CPSR_Z (1U << 30)
970 #define CPSR_N (1U << 31)
971 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
972 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
973
974 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
975 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
976     | CPSR_NZCV)
977 /* Bits writable in user mode.  */
978 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
979 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
980 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
981 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
982 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
983
984 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
985 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
986 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
987 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
988 #define XPSR_GE CPSR_GE
989 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
990 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
991 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
992 #define XPSR_Q CPSR_Q
993 #define XPSR_V CPSR_V
994 #define XPSR_C CPSR_C
995 #define XPSR_Z CPSR_Z
996 #define XPSR_N CPSR_N
997 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
998 #define XPSR_IT CPSR_IT
999
1000 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
1001 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
1002 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
1003 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
1004 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
1005 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
1006 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
1007 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
1008 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
1009 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
1010 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
1011 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
1012 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
1013 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
1014 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
1015
1016 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
1017  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
1018  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
1019  */
1020 #define PSTATE_SP (1U)
1021 #define PSTATE_M (0xFU)
1022 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
1023 #define PSTATE_F (1U << 6)
1024 #define PSTATE_I (1U << 7)
1025 #define PSTATE_A (1U << 8)
1026 #define PSTATE_D (1U << 9)
1027 #define PSTATE_IL (1U << 20)
1028 #define PSTATE_SS (1U << 21)
1029 #define PSTATE_V (1U << 28)
1030 #define PSTATE_C (1U << 29)
1031 #define PSTATE_Z (1U << 30)
1032 #define PSTATE_N (1U << 31)
1033 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
1034 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
1035 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
1036 /* Mode values for AArch64 */
1037 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
1038 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
1039 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
1040 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
1041 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
1042 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
1043 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
1044
1045 /* Write a new value to v7m.exception, thus transitioning into or out
1046  * of Handler mode; this may result in a change of active stack pointer.
1047  */
1048 void write_v7m_exception(CPUARMState *env, uint32_t new_exc);
1049
1050 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
1051 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
1052 {
1053     return (el << 2) | handler;
1054 }
1055
1056 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1057  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1058  * the 32 bit decoder.
1059  */
1060 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1061 {
1062     int ZF;
1063
1064     ZF = (env->ZF == 0);
1065     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1066         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1067         | env->pstate | env->daif;
1068 }
1069
1070 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1071 {
1072     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1073     env->NF = val;
1074     env->CF = (val >> 29) & 1;
1075     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1076     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1077     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1078 }
1079
1080 /* Return the current CPSR value.  */
1081 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1082
1083 typedef enum CPSRWriteType {
1084     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1085     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1086     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1087     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1088 } CPSRWriteType;
1089
1090 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1091 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1092                 CPSRWriteType write_type);
1093
1094 /* Return the current xPSR value.  */
1095 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1096 {
1097     int ZF;
1098     ZF = (env->ZF == 0);
1099     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1100         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1101         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1102         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1103         | env->v7m.exception;
1104 }
1105
1106 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1107 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1108 {
1109     if (mask & XPSR_NZCV) {
1110         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1111         env->NF = val;
1112         env->CF = (val >> 29) & 1;
1113         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1114     }
1115     if (mask & XPSR_Q) {
1116         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1117     }
1118     if (mask & XPSR_T) {
1119         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1120     }
1121     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1122         env->condexec_bits &= ~3;
1123         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1124     }
1125     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1126         env->condexec_bits &= 3;
1127         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1128     }
1129     if (mask & XPSR_EXCP) {
1130         /* Note that this only happens on exception exit */
1131         write_v7m_exception(env, val & XPSR_EXCP);
1132     }
1133 }
1134
1135 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1136 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1137 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1138 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1139 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1140 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1141 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1142 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1143 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1144 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1145 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1146 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1147 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1148 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1149 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1150 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1151 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1152 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1153 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1154 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1155 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1156 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1157 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
1158 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1159 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1160 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1161 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1162 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1163 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1164 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1165 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1166 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1167 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1168 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1169
1170 #define SCR_NS                (1U << 0)
1171 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1172 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1173 #define SCR_EA                (1U << 3)
1174 #define SCR_FW                (1U << 4)
1175 #define SCR_AW                (1U << 5)
1176 #define SCR_NET               (1U << 6)
1177 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1178 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1179 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1180 #define SCR_RW                (1U << 10)
1181 #define SCR_ST                (1U << 11)
1182 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1183 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1184 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1185 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1186
1187 /* Return the current FPSCR value.  */
1188 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1189 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1190
1191 /* For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1192  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1193  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1194  */
1195 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1196 #define FPCR_MASK 0x07f79f00
1197 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1198 {
1199     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1200 }
1201
1202 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1203 {
1204     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1205     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1206 }
1207
1208 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1209 {
1210     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1211 }
1212
1213 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1214 {
1215     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1216     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1217 }
1218
1219 enum arm_cpu_mode {
1220   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1221   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1222   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1223   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1224   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1225   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1226   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1227   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1228   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1229 };
1230
1231 /* VFP system registers.  */
1232 #define ARM_VFP_FPSID   0
1233 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1234 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1235 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1236 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1237 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1238 #define ARM_VFP_FPINST  9
1239 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1240
1241 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1242 #define ARM_IWMMXT_wCID         0
1243 #define ARM_IWMMXT_wCon         1
1244 #define ARM_IWMMXT_wCSSF        2
1245 #define ARM_IWMMXT_wCASF        3
1246 #define ARM_IWMMXT_wCGR0        8
1247 #define ARM_IWMMXT_wCGR1        9
1248 #define ARM_IWMMXT_wCGR2        10
1249 #define ARM_IWMMXT_wCGR3        11
1250
1251 /* V7M CCR bits */
1252 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1253 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1254 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1255 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1256 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1257 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1258 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1259 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1260
1261 /* V7M AIRCR bits */
1262 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1263 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1264 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1265 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1266 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1267 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1268 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1269 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1270 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1271
1272 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1273 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1274 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1275 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1276 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1277 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1278 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1279
1280 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1281 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1282 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1283 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1284 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1285 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1286 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1287 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1288
1289 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1290 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1291 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1292 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1293 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1294 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1295 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1296
1297 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1298 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1299 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1300 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1301
1302 /* V7M HFSR bits */
1303 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1304 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1305 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1306
1307 /* V7M DFSR bits */
1308 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1309 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1310 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1311 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1312 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1313
1314 /* V7M SFSR bits */
1315 FIELD(V7M_SFSR, INVEP, 0, 1)
1316 FIELD(V7M_SFSR, INVIS, 1, 1)
1317 FIELD(V7M_SFSR, INVER, 2, 1)
1318 FIELD(V7M_SFSR, AUVIOL, 3, 1)
1319 FIELD(V7M_SFSR, INVTRAN, 4, 1)
1320 FIELD(V7M_SFSR, LSPERR, 5, 1)
1321 FIELD(V7M_SFSR, SFARVALID, 6, 1)
1322 FIELD(V7M_SFSR, LSERR, 7, 1)
1323
1324 /* v7M MPU_CTRL bits */
1325 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1326 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1327 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1328
1329 /* v7M CLIDR bits */
1330 FIELD(V7M_CLIDR, CTYPE_ALL, 0, 21)
1331 FIELD(V7M_CLIDR, LOUIS, 21, 3)
1332 FIELD(V7M_CLIDR, LOC, 24, 3)
1333 FIELD(V7M_CLIDR, LOUU, 27, 3)
1334 FIELD(V7M_CLIDR, ICB, 30, 2)
1335
1336 FIELD(V7M_CSSELR, IND, 0, 1)
1337 FIELD(V7M_CSSELR, LEVEL, 1, 3)
1338 /* We use the combination of InD and Level to index into cpu->ccsidr[];
1339  * define a mask for this and check that it doesn't permit running off
1340  * the end of the array.
1341  */
1342 FIELD(V7M_CSSELR, INDEX, 0, 4)
1343
1344 QEMU_BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(((ARMCPU *)0)->ccsidr) <= R_V7M_CSSELR_INDEX_MASK);
1345
1346 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1347  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1348  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1349  */
1350 enum arm_features {
1351     ARM_FEATURE_VFP,
1352     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1353     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1354     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1355     ARM_FEATURE_V6,
1356     ARM_FEATURE_V6K,
1357     ARM_FEATURE_V7,
1358     ARM_FEATURE_THUMB2,
1359     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1360     ARM_FEATURE_VFP3,
1361     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1362     ARM_FEATURE_NEON,
1363     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1364     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1365     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1366     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1367     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1368     ARM_FEATURE_V4T,
1369     ARM_FEATURE_V5,
1370     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1371     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1372     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1373     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1374     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1375     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1376     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1377     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1378     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1379     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1380     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1381     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1382     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1383     ARM_FEATURE_V8,
1384     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1385     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1386     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1387     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1388     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1389     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1390     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1391     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1392     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1393     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1394     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1395     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1396     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1397     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1398     ARM_FEATURE_JAZELLE, /* has (trivial) Jazelle implementation */
1399     ARM_FEATURE_SVE, /* has Scalable Vector Extension */
1400     ARM_FEATURE_V8_SHA512, /* implements SHA512 part of v8 Crypto Extensions */
1401     ARM_FEATURE_V8_SHA3, /* implements SHA3 part of v8 Crypto Extensions */
1402     ARM_FEATURE_V8_SM3, /* implements SM3 part of v8 Crypto Extensions */
1403     ARM_FEATURE_V8_SM4, /* implements SM4 part of v8 Crypto Extensions */
1404 };
1405
1406 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1407 {
1408     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1409 }
1410
1411 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1412 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1413  * or would be following an exception return to that level.
1414  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1415  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1416  * EL or mode.
1417  */
1418 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1419 {
1420     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1421         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1422     } else {
1423         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1424          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1425          */
1426         return false;
1427     }
1428 }
1429
1430 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1431 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1432 {
1433     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1434         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1435             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1436             return true;
1437         } else if (!is_a64(env) &&
1438                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1439             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1440             return true;
1441         }
1442     }
1443     return false;
1444 }
1445
1446 /* Return true if the processor is in secure state */
1447 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1448 {
1449     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1450         return true;
1451     }
1452     return arm_is_secure_below_el3(env);
1453 }
1454
1455 #else
1456 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1457 {
1458     return false;
1459 }
1460
1461 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1462 {
1463     return false;
1464 }
1465 #endif
1466
1467 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1468 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1469 {
1470     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1471      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1472      */
1473     assert(el >= 1 && el <= 3);
1474     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1475
1476     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1477      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1478      * by bits in the SCR or HCR registers.
1479      */
1480     if (el == 3) {
1481         return aa64;
1482     }
1483
1484     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1485         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1486     }
1487
1488     if (el == 2) {
1489         return aa64;
1490     }
1491
1492     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1493         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1494     }
1495
1496     return aa64;
1497 }
1498
1499 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1500  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1501  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1502  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1503  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1504  * accesses are to the non-secure version.
1505  */
1506 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1507 {
1508     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1509                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1510                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1511
1512     return ret;
1513 }
1514
1515 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1516 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1517     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1518
1519 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1520     do {                                                \
1521         if (_secure) {                                   \
1522             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1523         } else {                                        \
1524             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1525         }                                               \
1526     } while (0)
1527
1528 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1529  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1530  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1531  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1532  */
1533 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1534     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1535                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1536
1537 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1538     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1539                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1540                        (_val))
1541
1542 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1543 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1544                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1545
1546 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1547 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1548 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1549 #else
1550 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1551 {
1552     return true;
1553 }
1554 #endif
1555 /**
1556  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1557  * @opaque: the NVIC
1558  * @irq: the exception number to mark pending
1559  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1560  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1561  * exception.
1562  *
1563  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1564  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1565  * of architecturally banked exceptions.
1566  */
1567 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1568 /**
1569  * armv7m_nvic_set_pending_derived: mark this derived exception as pending
1570  * @opaque: the NVIC
1571  * @irq: the exception number to mark pending
1572  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1573  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1574  * exception.
1575  *
1576  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for derived
1577  * exceptions (exceptions generated in the course of trying to take
1578  * a different exception).
1579  */
1580 void armv7m_nvic_set_pending_derived(void *opaque, int irq, bool secure);
1581 /**
1582  * armv7m_nvic_get_pending_irq_info: return highest priority pending
1583  *    exception, and whether it targets Secure state
1584  * @opaque: the NVIC
1585  * @pirq: set to pending exception number
1586  * @ptargets_secure: set to whether pending exception targets Secure
1587  *
1588  * This function writes the number of the highest priority pending
1589  * exception (the one which would be made active by
1590  * armv7m_nvic_acknowledge_irq()) to @pirq, and sets @ptargets_secure
1591  * to true if the current highest priority pending exception should
1592  * be taken to Secure state, false for NS.
1593  */
1594 void armv7m_nvic_get_pending_irq_info(void *opaque, int *pirq,
1595                                       bool *ptargets_secure);
1596 /**
1597  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
1598  * @opaque: the NVIC
1599  *
1600  * Move the current highest priority pending exception from the pending
1601  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
1602  * it is the exception currently being handled.
1603  */
1604 void armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1605 /**
1606  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
1607  * @opaque: the NVIC
1608  * @irq: the exception number to complete
1609  * @secure: true if this exception was secure
1610  *
1611  * Returns: -1 if the irq was not active
1612  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
1613  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
1614  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
1615  */
1616 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
1617 /**
1618  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
1619  * @opaque: the NVIC
1620  *
1621  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
1622  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
1623  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
1624  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
1625  */
1626 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
1627 /**
1628  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
1629  * priority is negative for the specified security state.
1630  * @opaque: the NVIC
1631  * @secure: the security state to test
1632  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
1633  */
1634 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1635 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
1636 #else
1637 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
1638 {
1639     return false;
1640 }
1641 #endif
1642
1643 /* Interface for defining coprocessor registers.
1644  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1645  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1646  */
1647
1648 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1649  * via an integer which encodes all of:
1650  *  coprocessor number
1651  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1652  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1653  *    or via MRRC/MCRR?)
1654  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1655  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1656  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1657  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1658  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1659  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1660  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1661  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1662  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1663  * 32 bit code on a 64 bit core).
1664  */
1665 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1666  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1667  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1668  */
1669 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1670 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1671
1672 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1673  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1674  * hashtable.
1675  */
1676 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1677 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1678
1679 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1680     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1681      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1682
1683 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1684     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1685      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1686      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1687      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1688      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1689      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1690      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1691
1692 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1693  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1694  */
1695 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1696 {
1697     uint32_t cpregid = kvmid;
1698     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1699         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1700     } else {
1701         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1702             cpregid |= (1 << 15);
1703         }
1704
1705         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1706          * entries.
1707          */
1708          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1709     }
1710     return cpregid;
1711 }
1712
1713 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1714  * 64 bit KVM register ID.
1715  */
1716 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1717 {
1718     uint64_t kvmid;
1719
1720     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1721         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1722         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1723     } else {
1724         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1725         if (cpregid & (1 << 15)) {
1726             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1727         } else {
1728             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1729         }
1730     }
1731     return kvmid;
1732 }
1733
1734 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1735  * special-behaviour cp reg and bits [11..8] indicate what behaviour
1736  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1737  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1738  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1739  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1740  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1741  * a register definition to override a previous definition for the
1742  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1743  * old must have the OVERRIDE bit set.
1744  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1745  * state which is also visible via another register, and that the other
1746  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1747  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1748  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1749  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1750  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1751  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1752  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1753  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1754  * registers which implement clocks or timers require this.
1755  */
1756 #define ARM_CP_SPECIAL           0x0001
1757 #define ARM_CP_CONST             0x0002
1758 #define ARM_CP_64BIT             0x0004
1759 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END   0x0008
1760 #define ARM_CP_OVERRIDE          0x0010
1761 #define ARM_CP_ALIAS             0x0020
1762 #define ARM_CP_IO                0x0040
1763 #define ARM_CP_NO_RAW            0x0080
1764 #define ARM_CP_NOP               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0100)
1765 #define ARM_CP_WFI               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0200)
1766 #define ARM_CP_NZCV              (ARM_CP_SPECIAL | 0x0300)
1767 #define ARM_CP_CURRENTEL         (ARM_CP_SPECIAL | 0x0400)
1768 #define ARM_CP_DC_ZVA            (ARM_CP_SPECIAL | 0x0500)
1769 #define ARM_LAST_SPECIAL         ARM_CP_DC_ZVA
1770 #define ARM_CP_FPU               0x1000
1771 #define ARM_CP_SVE               0x2000
1772 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1773 #define ARM_CP_SENTINEL          0xffff
1774 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1775 #define ARM_CP_FLAG_MASK         0x30ff
1776
1777 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1778  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1779  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1780  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1781  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1782  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1783  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1784  * the various states in some places.
1785  */
1786 enum {
1787     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1788     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1789     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1790 };
1791
1792 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1793  * attributes for a given CP register entry.
1794  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1795  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1796  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1797  * security state.
1798  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1799  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1800  * or non-secure.
1801  */
1802 enum {
1803     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1804     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1805 };
1806
1807 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1808  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1809  * of a list of registers.
1810  */
1811 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1812 {
1813     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1814         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1815             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1816 }
1817
1818 /* Access rights:
1819  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1820  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1821  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1822  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1823  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1824  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1825  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1826  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1827  * terminology a little and call this PL3.
1828  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1829  * with the ELx exception levels.
1830  *
1831  * If access permissions for a register are more complex than can be
1832  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1833  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1834  */
1835 #define PL3_R 0x80
1836 #define PL3_W 0x40
1837 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1838 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1839 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1840 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1841 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1842 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1843
1844 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1845 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1846 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1847 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1848
1849 /* Return the highest implemented Exception Level */
1850 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1851 {
1852     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1853         return 3;
1854     }
1855     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1856         return 2;
1857     }
1858     return 1;
1859 }
1860
1861 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
1862 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
1863 {
1864     return env->v7m.exception != 0;
1865 }
1866
1867 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1868  * from the ARMv7 Privilege Level).
1869  */
1870 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1871 {
1872     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1873         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
1874             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
1875     }
1876
1877     if (is_a64(env)) {
1878         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1879     }
1880
1881     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1882     case ARM_CPU_MODE_USR:
1883         return 0;
1884     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1885         return 2;
1886     case ARM_CPU_MODE_MON:
1887         return 3;
1888     default:
1889         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
1890             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
1891              * EL3
1892              */
1893             return 3;
1894         }
1895
1896         return 1;
1897     }
1898 }
1899
1900 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
1901
1902 typedef enum CPAccessResult {
1903     /* Access is permitted */
1904     CP_ACCESS_OK = 0,
1905     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
1906      * result in a categorized exception syndrome giving information about
1907      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
1908      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
1909      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
1910      */
1911     CP_ACCESS_TRAP = 1,
1912     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
1913      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
1914      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
1915      */
1916     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
1917     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1918     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
1919     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
1920     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1921     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
1922     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
1923     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
1924      * trapped directly to EL2 or EL3
1925      */
1926     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
1927     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
1928 } CPAccessResult;
1929
1930 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
1931  * may not raise exceptions.
1932  */
1933 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1934 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
1935                        uint64_t value);
1936 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
1937 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
1938                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
1939                                   bool isread);
1940 /* Hook function for register reset */
1941 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1942
1943 #define CP_ANY 0xff
1944
1945 /* Definition of an ARM coprocessor register */
1946 struct ARMCPRegInfo {
1947     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
1948     const char *name;
1949     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
1950      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
1951      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
1952      * will be decoded to this register. The register read and write
1953      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
1954      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
1955      * then behave differently on read/write if necessary.
1956      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
1957      * must both be zero.
1958      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
1959      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
1960      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
1961      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
1962      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
1963      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
1964      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
1965      */
1966     uint8_t cp;
1967     uint8_t crn;
1968     uint8_t crm;
1969     uint8_t opc0;
1970     uint8_t opc1;
1971     uint8_t opc2;
1972     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
1973     int state;
1974     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
1975     int type;
1976     /* Access rights: PL*_[RW] */
1977     int access;
1978     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
1979     int secure;
1980     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
1981      * this register was defined: can be used to hand data through to the
1982      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
1983      */
1984     void *opaque;
1985     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
1986      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
1987      */
1988     uint64_t resetvalue;
1989     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
1990      *
1991      * This is not needed if either:
1992      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
1993      *  2. both readfn and writefn are specified
1994      */
1995     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
1996
1997     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
1998      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
1999      * registration of a register.  During hashing the bank associated
2000      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
2001      * there on out.
2002      *
2003      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
2004      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
2005      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
2006      * use indicates that a register is banked.
2007      */
2008     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
2009
2010     /* Function for making any access checks for this register in addition to
2011      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
2012      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
2013      * translate time.
2014      */
2015     CPAccessFn *accessfn;
2016     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
2017      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
2018      * by fieldoffset.
2019      */
2020     CPReadFn *readfn;
2021     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
2022      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
2023      * by fieldoffset.
2024      */
2025     CPWriteFn *writefn;
2026     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
2027      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
2028      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2029      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
2030      */
2031     CPReadFn *raw_readfn;
2032     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
2033      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
2034      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2035      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
2036      * or similar behaviour.
2037      */
2038     CPWriteFn *raw_writefn;
2039     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
2040      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
2041      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
2042      */
2043     CPResetFn *resetfn;
2044 };
2045
2046 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
2047  * ARMCPRegInfo *ri.
2048  */
2049 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
2050     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2051 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
2052     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2053
2054 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
2055
2056 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2057                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2058 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2059                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2060 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2061 {
2062     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
2063 }
2064 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2065 {
2066     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
2067 }
2068 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
2069
2070 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
2071 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
2072                          uint64_t value);
2073 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
2074 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2075
2076 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
2077  * if fieldoffset is non zero.
2078  */
2079 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2080
2081 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
2082  * is 64 bits wide.
2083  */
2084 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
2085 {
2086     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
2087 }
2088
2089 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
2090                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
2091 {
2092     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
2093 }
2094
2095 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
2096 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2097
2098 /**
2099  * write_list_to_cpustate
2100  * @cpu: ARMCPU
2101  *
2102  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2103  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
2104  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
2105  * from incoming migration state.
2106  *
2107  * Returns: true if all register values were updated correctly,
2108  * false if some register was unknown or could not be written.
2109  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2110  * writing all registers in the list.
2111  */
2112 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
2113
2114 /**
2115  * write_cpustate_to_list:
2116  * @cpu: ARMCPU
2117  *
2118  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2119  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2120  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2121  * KVM or for outbound migration.
2122  *
2123  * Returns: true if all register values were read correctly,
2124  * false if some register was unknown or could not be read.
2125  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2126  * reading all registers in the list.
2127  */
2128 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2129
2130 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2131 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2132
2133 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2134 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2135 #else
2136 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2137  * have to support 1K tiny pages.
2138  */
2139 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2140 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2141 #endif
2142
2143 #if defined(TARGET_AARCH64)
2144 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2145 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
2146 #else
2147 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2148 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2149 #endif
2150
2151 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2152                                      unsigned int target_el)
2153 {
2154     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2155     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2156     bool secure = arm_is_secure(env);
2157     bool pstate_unmasked;
2158     int8_t unmasked = 0;
2159
2160     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2161      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2162      * pending.
2163      */
2164     if (cur_el > target_el) {
2165         return false;
2166     }
2167
2168     switch (excp_idx) {
2169     case EXCP_FIQ:
2170         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2171         break;
2172
2173     case EXCP_IRQ:
2174         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2175         break;
2176
2177     case EXCP_VFIQ:
2178         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO)) {
2179             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2180             return false;
2181         }
2182         return !(env->daif & PSTATE_F);
2183     case EXCP_VIRQ:
2184         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO)) {
2185             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2186             return false;
2187         }
2188         return !(env->daif & PSTATE_I);
2189     default:
2190         g_assert_not_reached();
2191     }
2192
2193     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2194      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2195      * interrupt.
2196      */
2197     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2198         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2199         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2200             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2201              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2202              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2203              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2204              */
2205             if (target_el == 3 || !secure) {
2206                 unmasked = 1;
2207             }
2208         } else {
2209             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2210              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2211              * routing but also change the behaviour of masking.
2212              */
2213             bool hcr, scr;
2214
2215             switch (excp_idx) {
2216             case EXCP_FIQ:
2217                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2218                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2219                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2220                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2221                  * below.
2222                  */
2223                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO);
2224                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2225
2226                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2227                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2228                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2229                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2230                  */
2231                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2232                 break;
2233             case EXCP_IRQ:
2234                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2235                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2236                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2237                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2238                  * affect here.
2239                  */
2240                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO);
2241                 scr = false;
2242                 break;
2243             default:
2244                 g_assert_not_reached();
2245             }
2246
2247             if ((scr || hcr) && !secure) {
2248                 unmasked = 1;
2249             }
2250         }
2251     }
2252
2253     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2254      * ability above.
2255      */
2256     return unmasked || pstate_unmasked;
2257 }
2258
2259 #define cpu_init(cpu_model) cpu_generic_init(TYPE_ARM_CPU, cpu_model)
2260
2261 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2262 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2263
2264 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2265 #define cpu_list arm_cpu_list
2266
2267 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2268  *
2269  * If EL3 is 64-bit:
2270  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2271  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2272  *  + NonSecure EL2
2273  *  + Secure EL1 & EL0
2274  *  + Secure EL3
2275  * If EL3 is 32-bit:
2276  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2277  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2278  *  + NonSecure PL2
2279  *  + Secure PL0 & PL1
2280  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2281  *
2282  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2283  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2284  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2285  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2286  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2287  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2288  *     architecturally permitted]
2289  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2290  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2291  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2292  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2293  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2294  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2295  *     and they can't both be active at the same time.
2296  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2297  *
2298  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2299  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2300  * NS EL2 (aka NS PL2)
2301  * S EL3 (aka S PL1)
2302  * S EL0 (aka S PL0)
2303  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2304  * NS EL0+1 stage 2
2305  *
2306  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2307  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2308  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2309  *
2310  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2311  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2312  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2313  *
2314  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2315  * They have the following different MMU indexes:
2316  *  User
2317  *  Privileged
2318  *  User, execution priority negative (ie the MPU HFNMIENA bit may apply)
2319  *  Privileged, execution priority negative (ditto)
2320  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2321  *  Secure User
2322  *  Secure Privileged
2323  *  Secure User, execution priority negative
2324  *  Secure Privileged, execution priority negative
2325  *
2326  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2327  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2328  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2329  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2330  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2331  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2332  * the same for any particular CPU.
2333  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2334  * index values are in variables of type 'int'.
2335  *
2336  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2337  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2338  * valid for doing slow path page table walks.
2339  *
2340  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2341  * of the AT/ATS operations.
2342  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2343  * For M profile we arrange them to have a bit for priv, a bit for negpri
2344  * and a bit for secure.
2345  */
2346 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2347 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2348 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2349
2350 /* meanings of the bits for M profile mmu idx values */
2351 #define ARM_MMU_IDX_M_PRIV 0x1
2352 #define ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI 0x2
2353 #define ARM_MMU_IDX_M_S 0x4
2354
2355 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2356 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2357
2358 typedef enum ARMMMUIdx {
2359     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2360     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2361     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2362     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2363     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2364     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2365     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2366     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2367     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2368     ARMMMUIdx_MUserNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2369     ARMMMUIdx_MPrivNegPri = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2370     ARMMMUIdx_MSUser = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2371     ARMMMUIdx_MSPriv = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2372     ARMMMUIdx_MSUserNegPri = 6 | ARM_MMU_IDX_M,
2373     ARMMMUIdx_MSPrivNegPri = 7 | ARM_MMU_IDX_M,
2374     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2375      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2376      */
2377     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2378     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2379 } ARMMMUIdx;
2380
2381 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2382  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2383  */
2384 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2385     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2386     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2387     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2388     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2389     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2390     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2391     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2392     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2393     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2394     ARMMMUIdxBit_MUserNegPri = 1 << 2,
2395     ARMMMUIdxBit_MPrivNegPri = 1 << 3,
2396     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 4,
2397     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 5,
2398     ARMMMUIdxBit_MSUserNegPri = 1 << 6,
2399     ARMMMUIdxBit_MSPrivNegPri = 1 << 7,
2400 } ARMMMUIdxBit;
2401
2402 #define MMU_USER_IDX 0
2403
2404 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2405 {
2406     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2407 }
2408
2409 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2410 {
2411     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2412         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2413     } else {
2414         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2415     }
2416 }
2417
2418 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2419 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2420 {
2421     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2422     case ARM_MMU_IDX_A:
2423         return mmu_idx & 3;
2424     case ARM_MMU_IDX_M:
2425         return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2426     default:
2427         g_assert_not_reached();
2428     }
2429 }
2430
2431 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security and
2432  * privilege state
2433  */
2434 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(CPUARMState *env,
2435                                                               bool secstate,
2436                                                               bool priv)
2437 {
2438     ARMMMUIdx mmu_idx = ARM_MMU_IDX_M;
2439
2440     if (priv) {
2441         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2442     }
2443
2444     if (armv7m_nvic_neg_prio_requested(env->nvic, secstate)) {
2445         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI;
2446     }
2447
2448     if (secstate) {
2449         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_S;
2450     }
2451
2452     return mmu_idx;
2453 }
2454
2455 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security state */
2456 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(CPUARMState *env,
2457                                                      bool secstate)
2458 {
2459     bool priv = arm_current_el(env) != 0;
2460
2461     return arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(env, secstate, priv);
2462 }
2463
2464 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
2465 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
2466 {
2467     int el = arm_current_el(env);
2468
2469     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2470         ARMMMUIdx mmu_idx = arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(env, env->v7m.secure);
2471
2472         return arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx);
2473     }
2474
2475     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
2476         return arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx_S1SE0 + el);
2477     }
2478     return el;
2479 }
2480
2481 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2482 typedef enum ARMASIdx {
2483     ARMASIdx_NS = 0,
2484     ARMASIdx_S = 1,
2485 } ARMASIdx;
2486
2487 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2488 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2489 {
2490     bool secure = arm_is_secure(env);
2491     bool route_to_el2 = false;
2492
2493     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2494         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2495                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2496     }
2497
2498     if (route_to_el2) {
2499         return 2;
2500     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2501                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2502         return 3;
2503     } else {
2504         return 1;
2505     }
2506 }
2507
2508 static inline bool arm_v7m_csselr_razwi(ARMCPU *cpu)
2509 {
2510     /* If all the CLIDR.Ctypem bits are 0 there are no caches, and
2511      * CSSELR is RAZ/WI.
2512      */
2513     return (cpu->clidr & R_V7M_CLIDR_CTYPE_ALL_MASK) != 0;
2514 }
2515
2516 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2517 {
2518     if (arm_is_secure(env)) {
2519         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2520         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2521             || arm_current_el(env) == 3) {
2522             return false;
2523         }
2524     }
2525
2526     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2527         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2528             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2529             return false;
2530         }
2531     }
2532     return true;
2533 }
2534
2535 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2536 {
2537     int el = arm_current_el(env);
2538
2539     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2540         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2541     }
2542
2543     if (arm_is_secure(env)) {
2544         int spd;
2545
2546         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2547             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2548              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2549              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2550              */
2551             return true;
2552         }
2553
2554         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2555         switch (spd) {
2556         case 1:
2557             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2558         case 0:
2559             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2560              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2561              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2562              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2563              */
2564             return true;
2565         case 2:
2566             return false;
2567         case 3:
2568             return true;
2569         }
2570     }
2571
2572     return el != 2;
2573 }
2574
2575 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2576  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2577  *    if UsingAArch32() then
2578  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2579  *    else
2580  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2581  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2582  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2583  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2584  * always return the same value.
2585  *
2586  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2587  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2588  */
2589 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2590 {
2591     if (env->aarch64) {
2592         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2593     } else {
2594         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2595     }
2596 }
2597
2598 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2599  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2600  */
2601 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2602 {
2603     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2604         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2605         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2606 }
2607
2608 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2609 {
2610     return
2611         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2612          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2613          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2614          */
2615 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2616         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2617 #endif
2618         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2619 }
2620
2621 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2622 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2623 {
2624     int cur_el;
2625
2626     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2627     if (!is_a64(env)) {
2628         return
2629 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2630             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2631              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2632              * and stores are done little endian but from addresses which
2633              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2634              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2635              * SCTLR.B.
2636              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2637              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2638              * difference), and so we need to use a data access endianness
2639              * that depends on SCTLR.B.
2640              */
2641             arm_sctlr_b(env) ||
2642 #endif
2643                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2644     }
2645
2646     cur_el = arm_current_el(env);
2647
2648     if (cur_el == 0) {
2649         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2650     }
2651
2652     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2653 }
2654
2655 #include "exec/cpu-all.h"
2656
2657 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2658  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2659  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2660  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2661  */
2662 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2663 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2664 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2665 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2666 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2667 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2668 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2669 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2670 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2671 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2672 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2673
2674 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2675 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2676 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2677 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2678 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2679 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2680 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2681 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2682 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2683 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2684 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2685 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2686 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2687 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2688  * checks on the other bits at runtime
2689  */
2690 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2691 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2692 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2693  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2694  * the same thing as the current security state of the processor!
2695  */
2696 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2697 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2698 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2699 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2700 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
2701 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT    21
2702 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2703
2704 /* Bit usage when in AArch64 state */
2705 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2706 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2707 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2708 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2709 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT  2
2710 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2711 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT    4
2712 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK     (0xf << ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2713
2714 /* some convenience accessor macros */
2715 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2716     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2717 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2718     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2719 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2720     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2721 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2722     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2723 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2724     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2725 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2726     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2727 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2728     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2729 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2730     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2731 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2732     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2733 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2734     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2735 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2736     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2737 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2738     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2739 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2740     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2741 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2742     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2743 #define ARM_TBFLAG_HANDLER(F) \
2744     (((F) & ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK) >> ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2745 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2746     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2747 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2748     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2749 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL(F) \
2750     (((F) & ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2751 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN(F) \
2752     (((F) & ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2753
2754 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2755 {
2756 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2757     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2758      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2759      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2760      */
2761     return
2762 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2763         1 ^
2764 #endif
2765         sctlr_b;
2766 #else
2767     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2768      * doing swaps that need to be reversed
2769      */
2770     return 0;
2771 #endif
2772 }
2773
2774 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2775 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2776 {
2777     return
2778 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2779        1 ^
2780 #endif
2781        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2782 }
2783 #endif
2784
2785 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2786 /**
2787  * arm_regime_tbi0:
2788  * @env: CPUARMState
2789  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2790  *
2791  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2792  *
2793  * Returns: the TBI0 value.
2794  */
2795 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2796
2797 /**
2798  * arm_regime_tbi1:
2799  * @env: CPUARMState
2800  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2801  *
2802  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2803  *
2804  * Returns: the TBI1 value.
2805  */
2806 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2807 #else
2808 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2809 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2810 {
2811     return 0;
2812 }
2813
2814 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2815 {
2816     return 0;
2817 }
2818 #endif
2819
2820 void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2821                           target_ulong *cs_base, uint32_t *flags);
2822
2823 enum {
2824     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2825     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2826     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2827 };
2828
2829 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2830 /* Return the address space index to use for a memory access */
2831 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2832 {
2833     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2834 }
2835
2836 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2837  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
2838  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
2839  */
2840 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2841 {
2842     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
2843 }
2844 #endif
2845
2846 /**
2847  * arm_register_el_change_hook:
2848  * Register a hook function which will be called back whenever this
2849  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
2850  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
2851  * to this function when the hook was registered.
2852  *
2853  * Note that we currently only support registering a single hook function,
2854  * and will assert if this function is called twice.
2855  * This facility is intended for the use of the GICv3 emulation.
2856  */
2857 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHook *hook,
2858                                  void *opaque);
2859
2860 /**
2861  * arm_get_el_change_hook_opaque:
2862  * Return the opaque data that will be used by the el_change_hook
2863  * for this CPU.
2864  */
2865 static inline void *arm_get_el_change_hook_opaque(ARMCPU *cpu)
2866 {
2867     return cpu->el_change_hook_opaque;
2868 }
2869
2870 /**
2871  * aa32_vfp_dreg:
2872  * Return a pointer to the Dn register within env in 32-bit mode.
2873  */
2874 static inline uint64_t *aa32_vfp_dreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2875 {
2876     return &env->vfp.zregs[regno >> 1].d[regno & 1];
2877 }
2878
2879 /**
2880  * aa32_vfp_qreg:
2881  * Return a pointer to the Qn register within env in 32-bit mode.
2882  */
2883 static inline uint64_t *aa32_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2884 {
2885     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2886 }
2887
2888 /**
2889  * aa64_vfp_qreg:
2890  * Return a pointer to the Qn register within env in 64-bit mode.
2891  */
2892 static inline uint64_t *aa64_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2893 {
2894     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2895 }
2896
2897 #endif
This page took 0.188189 seconds and 4 git commands to generate.