]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
nvic: Support banked exceptions in acknowledge and complete
[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 7
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 typedef struct CPUARMState {
157     /* Regs for current mode.  */
158     uint32_t regs[16];
159
160     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
161      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
162      * instead of having a complicated union.
163      */
164     /* Regs for A64 mode.  */
165     uint64_t xregs[32];
166     uint64_t pc;
167     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
168      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
169      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
170      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
171      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
172      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
173      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
174      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
175      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
176      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
177      */
178     uint32_t pstate;
179     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
180
181     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
182        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
183        the whole CPSR.  */
184     uint32_t uncached_cpsr;
185     uint32_t spsr;
186
187     /* Banked registers.  */
188     uint64_t banked_spsr[8];
189     uint32_t banked_r13[8];
190     uint32_t banked_r14[8];
191
192     /* These hold r8-r12.  */
193     uint32_t usr_regs[5];
194     uint32_t fiq_regs[5];
195
196     /* cpsr flag cache for faster execution */
197     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
198     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
199     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
200     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
201     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
202     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
203     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
204     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
205     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
206
207     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
208     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
209
210     /* System control coprocessor (cp15) */
211     struct {
212         uint32_t c0_cpuid;
213         union { /* Cache size selection */
214             struct {
215                 uint64_t _unused_csselr0;
216                 uint64_t csselr_ns;
217                 uint64_t _unused_csselr1;
218                 uint64_t csselr_s;
219             };
220             uint64_t csselr_el[4];
221         };
222         union { /* System control register. */
223             struct {
224                 uint64_t _unused_sctlr;
225                 uint64_t sctlr_ns;
226                 uint64_t hsctlr;
227                 uint64_t sctlr_s;
228             };
229             uint64_t sctlr_el[4];
230         };
231         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
232         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
233         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
234         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
235         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
236         union { /* MMU translation table base 0. */
237             struct {
238                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
239                 uint64_t ttbr0_ns;
240                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
241                 uint64_t ttbr0_s;
242             };
243             uint64_t ttbr0_el[4];
244         };
245         union { /* MMU translation table base 1. */
246             struct {
247                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
248                 uint64_t ttbr1_ns;
249                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
250                 uint64_t ttbr1_s;
251             };
252             uint64_t ttbr1_el[4];
253         };
254         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
255         /* MMU translation table base control. */
256         TCR tcr_el[4];
257         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
258         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
259         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
260         union { /* MMU domain access control register
261                  * MPU write buffer control.
262                  */
263             struct {
264                 uint64_t dacr_ns;
265                 uint64_t dacr_s;
266             };
267             struct {
268                 uint64_t dacr32_el2;
269             };
270         };
271         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
272         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
273         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
274         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
275         union { /* Fault status registers.  */
276             struct {
277                 uint64_t ifsr_ns;
278                 uint64_t ifsr_s;
279             };
280             struct {
281                 uint64_t ifsr32_el2;
282             };
283         };
284         union {
285             struct {
286                 uint64_t _unused_dfsr;
287                 uint64_t dfsr_ns;
288                 uint64_t hsr;
289                 uint64_t dfsr_s;
290             };
291             uint64_t esr_el[4];
292         };
293         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
294         union { /* Fault address registers. */
295             struct {
296                 uint64_t _unused_far0;
297 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
298                 uint32_t ifar_ns;
299                 uint32_t dfar_ns;
300                 uint32_t ifar_s;
301                 uint32_t dfar_s;
302 #else
303                 uint32_t dfar_ns;
304                 uint32_t ifar_ns;
305                 uint32_t dfar_s;
306                 uint32_t ifar_s;
307 #endif
308                 uint64_t _unused_far3;
309             };
310             uint64_t far_el[4];
311         };
312         uint64_t hpfar_el2;
313         uint64_t hstr_el2;
314         union { /* Translation result. */
315             struct {
316                 uint64_t _unused_par_0;
317                 uint64_t par_ns;
318                 uint64_t _unused_par_1;
319                 uint64_t par_s;
320             };
321             uint64_t par_el[4];
322         };
323
324         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
325         uint32_t c9_data;
326         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
327         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
328         uint32_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
329         uint32_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
330         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
331         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
332         union { /* Memory attribute redirection */
333             struct {
334 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
335                 uint64_t _unused_mair_0;
336                 uint32_t mair1_ns;
337                 uint32_t mair0_ns;
338                 uint64_t _unused_mair_1;
339                 uint32_t mair1_s;
340                 uint32_t mair0_s;
341 #else
342                 uint64_t _unused_mair_0;
343                 uint32_t mair0_ns;
344                 uint32_t mair1_ns;
345                 uint64_t _unused_mair_1;
346                 uint32_t mair0_s;
347                 uint32_t mair1_s;
348 #endif
349             };
350             uint64_t mair_el[4];
351         };
352         union { /* vector base address register */
353             struct {
354                 uint64_t _unused_vbar;
355                 uint64_t vbar_ns;
356                 uint64_t hvbar;
357                 uint64_t vbar_s;
358             };
359             uint64_t vbar_el[4];
360         };
361         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
362         struct { /* FCSE PID. */
363             uint32_t fcseidr_ns;
364             uint32_t fcseidr_s;
365         };
366         union { /* Context ID. */
367             struct {
368                 uint64_t _unused_contextidr_0;
369                 uint64_t contextidr_ns;
370                 uint64_t _unused_contextidr_1;
371                 uint64_t contextidr_s;
372             };
373             uint64_t contextidr_el[4];
374         };
375         union { /* User RW Thread register. */
376             struct {
377                 uint64_t tpidrurw_ns;
378                 uint64_t tpidrprw_ns;
379                 uint64_t htpidr;
380                 uint64_t _tpidr_el3;
381             };
382             uint64_t tpidr_el[4];
383         };
384         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
385         uint64_t tpidrurw_s;
386         uint64_t tpidrprw_s;
387         uint64_t tpidruro_s;
388
389         union { /* User RO Thread register. */
390             uint64_t tpidruro_ns;
391             uint64_t tpidrro_el[1];
392         };
393         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
394         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
395         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
396         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
397         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
398         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
399         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
400         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
401         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
402         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
403         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
404         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
405         uint32_t c15_power_diagnostic;
406         uint32_t c15_power_control; /* power control */
407         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
408         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
409         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
410         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
411         uint64_t mdscr_el1;
412         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
413         uint64_t mdcr_el2;
414         uint64_t mdcr_el3;
415         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
416          * was reset. Otherwise it stores the counter value
417          */
418         uint64_t c15_ccnt;
419         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
420         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
421         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
422     } cp15;
423
424     struct {
425         /* M profile has up to 4 stack pointers:
426          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
427          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
428          * the security extension then it has only two SPs.)
429          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
430          * and the non-active SP for the current security state in
431          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
432          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
433          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
434          * when we change security state.
435          */
436         uint32_t other_sp;
437         uint32_t other_ss_msp;
438         uint32_t other_ss_psp;
439         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
440         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
441         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
442         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
443         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
444         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
445         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
446         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
447         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
448         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
449         int exception;
450         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
451         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
452         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
453         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
454     } v7m;
455
456     /* Information associated with an exception about to be taken:
457      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
458      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
459      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
460      * entry process.
461      */
462     struct {
463         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
464         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
465         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
466         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
467         /* If we implement EL2 we will also need to store information
468          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
469          */
470     } exception;
471
472     /* Thumb-2 EE state.  */
473     uint32_t teecr;
474     uint32_t teehbr;
475
476     /* VFP coprocessor state.  */
477     struct {
478         /* VFP/Neon register state. Note that the mapping between S, D and Q
479          * views of the register bank differs between AArch64 and AArch32:
480          * In AArch32:
481          *  Qn = regs[2n+1]:regs[2n]
482          *  Dn = regs[n]
483          *  Sn = regs[n/2] bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
484          * (and regs[32] to regs[63] are inaccessible)
485          * In AArch64:
486          *  Qn = regs[2n+1]:regs[2n]
487          *  Dn = regs[2n]
488          *  Sn = regs[2n] bits 31..0
489          * This corresponds to the architecturally defined mapping between
490          * the two execution states, and means we do not need to explicitly
491          * map these registers when changing states.
492          */
493         float64 regs[64];
494
495         uint32_t xregs[16];
496         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
497         int vec_len;
498         int vec_stride;
499
500         /* scratch space when Tn are not sufficient.  */
501         uint32_t scratch[8];
502
503         /* fp_status is the "normal" fp status. standard_fp_status retains
504          * values corresponding to the ARM "Standard FPSCR Value", ie
505          * default-NaN, flush-to-zero, round-to-nearest and is used by
506          * any operations (generally Neon) which the architecture defines
507          * as controlled by the standard FPSCR value rather than the FPSCR.
508          *
509          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
510          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
511          * OR of the flags in the two fp statuses. This relies on the
512          * only thing which needs to read the exception flags being
513          * an explicit FPSCR read.
514          */
515         float_status fp_status;
516         float_status standard_fp_status;
517     } vfp;
518     uint64_t exclusive_addr;
519     uint64_t exclusive_val;
520     uint64_t exclusive_high;
521
522     /* iwMMXt coprocessor state.  */
523     struct {
524         uint64_t regs[16];
525         uint64_t val;
526
527         uint32_t cregs[16];
528     } iwmmxt;
529
530 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
531     /* For usermode syscall translation.  */
532     int eabi;
533 #endif
534
535     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
536     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
537
538     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
539     struct {} end_reset_fields;
540
541     CPU_COMMON
542
543     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
544
545     /* Internal CPU feature flags.  */
546     uint64_t features;
547
548     /* PMSAv7 MPU */
549     struct {
550         uint32_t *drbar;
551         uint32_t *drsr;
552         uint32_t *dracr;
553         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
554     } pmsav7;
555
556     /* PMSAv8 MPU */
557     struct {
558         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
559          * and state:
560          *  pmsav7.rnr (region number register)
561          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
562          */
563         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
564         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
565         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
566         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
567     } pmsav8;
568
569     void *nvic;
570     const struct arm_boot_info *boot_info;
571     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
572     void *gicv3state;
573 } CPUARMState;
574
575 /**
576  * ARMELChangeHook:
577  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
578  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
579  */
580 typedef void ARMELChangeHook(ARMCPU *cpu, void *opaque);
581
582
583 /* These values map onto the return values for
584  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
585 typedef enum ARMPSCIState {
586     PSCI_ON = 0,
587     PSCI_OFF = 1,
588     PSCI_ON_PENDING = 2
589 } ARMPSCIState;
590
591 /**
592  * ARMCPU:
593  * @env: #CPUARMState
594  *
595  * An ARM CPU core.
596  */
597 struct ARMCPU {
598     /*< private >*/
599     CPUState parent_obj;
600     /*< public >*/
601
602     CPUARMState env;
603
604     /* Coprocessor information */
605     GHashTable *cp_regs;
606     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
607      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
608      * we use these arrays.
609      */
610     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
611      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
612      */
613     uint64_t *cpreg_indexes;
614     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
615     uint64_t *cpreg_values;
616     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
617     int32_t cpreg_array_len;
618     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
619      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
620      * to the working data structures above.
621      */
622     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
623     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
624     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
625
626     /* Timers used by the generic (architected) timer */
627     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
628     /* GPIO outputs for generic timer */
629     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
630     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
631     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
632     /* GPIO output for the PMU interrupt */
633     qemu_irq pmu_interrupt;
634
635     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
636     MemoryRegion *secure_memory;
637
638     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
639     const char *dtb_compatible;
640
641     /* PSCI version for this CPU
642      * Bits[31:16] = Major Version
643      * Bits[15:0] = Minor Version
644      */
645     uint32_t psci_version;
646
647     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
648     bool start_powered_off;
649
650     /* Current power state, access guarded by BQL */
651     ARMPSCIState power_state;
652
653     /* CPU has virtualization extension */
654     bool has_el2;
655     /* CPU has security extension */
656     bool has_el3;
657     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
658     bool has_pmu;
659
660     /* CPU has memory protection unit */
661     bool has_mpu;
662     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
663     uint32_t pmsav7_dregion;
664
665     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
666      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
667      */
668     uint32_t psci_conduit;
669
670     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
671      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
672      */
673     uint32_t kvm_target;
674
675     /* KVM init features for this CPU */
676     uint32_t kvm_init_features[7];
677
678     /* Uniprocessor system with MP extensions */
679     bool mp_is_up;
680
681     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
682      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
683      * various constant registers and reset values of non-constant
684      * registers.
685      * Some of these might become QOM properties eventually.
686      * Field names match the official register names as defined in the
687      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
688      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
689      * prefix means a constant register.
690      */
691     uint32_t midr;
692     uint32_t revidr;
693     uint32_t reset_fpsid;
694     uint32_t mvfr0;
695     uint32_t mvfr1;
696     uint32_t mvfr2;
697     uint32_t ctr;
698     uint32_t reset_sctlr;
699     uint32_t id_pfr0;
700     uint32_t id_pfr1;
701     uint32_t id_dfr0;
702     uint32_t pmceid0;
703     uint32_t pmceid1;
704     uint32_t id_afr0;
705     uint32_t id_mmfr0;
706     uint32_t id_mmfr1;
707     uint32_t id_mmfr2;
708     uint32_t id_mmfr3;
709     uint32_t id_mmfr4;
710     uint32_t id_isar0;
711     uint32_t id_isar1;
712     uint32_t id_isar2;
713     uint32_t id_isar3;
714     uint32_t id_isar4;
715     uint32_t id_isar5;
716     uint64_t id_aa64pfr0;
717     uint64_t id_aa64pfr1;
718     uint64_t id_aa64dfr0;
719     uint64_t id_aa64dfr1;
720     uint64_t id_aa64afr0;
721     uint64_t id_aa64afr1;
722     uint64_t id_aa64isar0;
723     uint64_t id_aa64isar1;
724     uint64_t id_aa64mmfr0;
725     uint64_t id_aa64mmfr1;
726     uint32_t dbgdidr;
727     uint32_t clidr;
728     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
729     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
730      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
731      */
732     uint32_t ccsidr[16];
733     uint64_t reset_cbar;
734     uint32_t reset_auxcr;
735     bool reset_hivecs;
736     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
737     uint32_t dcz_blocksize;
738     uint64_t rvbar;
739
740     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
741     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
742     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
743     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
744
745     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
746      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
747      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
748      * architecture version.
749      */
750     bool cfgend;
751
752     ARMELChangeHook *el_change_hook;
753     void *el_change_hook_opaque;
754
755     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
756
757     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
758     uint8_t device_irq_level;
759 };
760
761 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
762 {
763     return container_of(env, ARMCPU, env);
764 }
765
766 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
767
768 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
769
770 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
771
772 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
773 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
774 #endif
775
776 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
777 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
778 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
779
780 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
781                         int flags);
782
783 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
784                                          MemTxAttrs *attrs);
785
786 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
787 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
788
789 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
790                              int cpuid, void *opaque);
791 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
792                              int cpuid, void *opaque);
793
794 #ifdef TARGET_AARCH64
795 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
796 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
797 #endif
798
799 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
800 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
801 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
802
803 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
804 {
805     return env->aarch64;
806 }
807
808 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
809    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
810    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
811 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
812                            void *puc);
813
814 /**
815  * pmccntr_sync
816  * @env: CPUARMState
817  *
818  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
819  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
820  * The function is used to swap the state of the register if required.
821  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
822  */
823 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
824
825 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
826  * versions of the architecture; in that case we define constants
827  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
828  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
829  * is the architectural version it expects.
830  */
831 #define SCTLR_M       (1U << 0)
832 #define SCTLR_A       (1U << 1)
833 #define SCTLR_C       (1U << 2)
834 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
835 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
836 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
837 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
838 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
839 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
840 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
841 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
842 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
843 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
844 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
845 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
846 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
847 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
848 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
849 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
850 #define SCTLR_I       (1U << 12)
851 #define SCTLR_V       (1U << 13)
852 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
853 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
854 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
855 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
856 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
857 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
858 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
859 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
860 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
861 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
862 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
863 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
864 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
865 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
866 #define SCTLR_U       (1U << 22)
867 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
868 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
869 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
870 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
871 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
872 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
873 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
874 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
875 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
876 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
877
878 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
879 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
880 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
881
882 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
883 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
884 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
885 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
886 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
887 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
888 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
889 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
890 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
891 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
892 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
893 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
894
895 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
896 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
897
898 #define CPSR_M (0x1fU)
899 #define CPSR_T (1U << 5)
900 #define CPSR_F (1U << 6)
901 #define CPSR_I (1U << 7)
902 #define CPSR_A (1U << 8)
903 #define CPSR_E (1U << 9)
904 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
905 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
906 #define CPSR_IL (1U << 20)
907 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
908  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
909  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
910  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
911  */
912 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
913 #define CPSR_J (1U << 24)
914 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
915 #define CPSR_Q (1U << 27)
916 #define CPSR_V (1U << 28)
917 #define CPSR_C (1U << 29)
918 #define CPSR_Z (1U << 30)
919 #define CPSR_N (1U << 31)
920 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
921 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
922
923 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
924 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
925     | CPSR_NZCV)
926 /* Bits writable in user mode.  */
927 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
928 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
929 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
930 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
931 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
932
933 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
934 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
935 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
936 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
937 #define XPSR_GE CPSR_GE
938 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
939 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
940 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
941 #define XPSR_Q CPSR_Q
942 #define XPSR_V CPSR_V
943 #define XPSR_C CPSR_C
944 #define XPSR_Z CPSR_Z
945 #define XPSR_N CPSR_N
946 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
947 #define XPSR_IT CPSR_IT
948
949 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
950 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
951 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
952 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
953 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
954 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
955 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
956 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
957 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
958 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
959 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
960 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
961 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
962 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
963 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
964
965 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
966  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
967  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
968  */
969 #define PSTATE_SP (1U)
970 #define PSTATE_M (0xFU)
971 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
972 #define PSTATE_F (1U << 6)
973 #define PSTATE_I (1U << 7)
974 #define PSTATE_A (1U << 8)
975 #define PSTATE_D (1U << 9)
976 #define PSTATE_IL (1U << 20)
977 #define PSTATE_SS (1U << 21)
978 #define PSTATE_V (1U << 28)
979 #define PSTATE_C (1U << 29)
980 #define PSTATE_Z (1U << 30)
981 #define PSTATE_N (1U << 31)
982 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
983 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
984 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
985 /* Mode values for AArch64 */
986 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
987 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
988 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
989 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
990 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
991 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
992 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
993
994 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
995 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
996 {
997     return (el << 2) | handler;
998 }
999
1000 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1001  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1002  * the 32 bit decoder.
1003  */
1004 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1005 {
1006     int ZF;
1007
1008     ZF = (env->ZF == 0);
1009     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1010         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1011         | env->pstate | env->daif;
1012 }
1013
1014 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1015 {
1016     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1017     env->NF = val;
1018     env->CF = (val >> 29) & 1;
1019     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1020     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1021     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1022 }
1023
1024 /* Return the current CPSR value.  */
1025 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1026
1027 typedef enum CPSRWriteType {
1028     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1029     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1030     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1031     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1032 } CPSRWriteType;
1033
1034 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1035 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1036                 CPSRWriteType write_type);
1037
1038 /* Return the current xPSR value.  */
1039 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1040 {
1041     int ZF;
1042     ZF = (env->ZF == 0);
1043     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1044         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1045         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1046         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1047         | env->v7m.exception;
1048 }
1049
1050 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1051 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1052 {
1053     if (mask & XPSR_NZCV) {
1054         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1055         env->NF = val;
1056         env->CF = (val >> 29) & 1;
1057         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1058     }
1059     if (mask & XPSR_Q) {
1060         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1061     }
1062     if (mask & XPSR_T) {
1063         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1064     }
1065     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1066         env->condexec_bits &= ~3;
1067         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1068     }
1069     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1070         env->condexec_bits &= 3;
1071         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1072     }
1073     if (mask & XPSR_EXCP) {
1074         env->v7m.exception = val & XPSR_EXCP;
1075     }
1076 }
1077
1078 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1079 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1080 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1081 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1082 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1083 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1084 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1085 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1086 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1087 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1088 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1089 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1090 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1091 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1092 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1093 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1094 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1095 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1096 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1097 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1098 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1099 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1100 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
1101 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1102 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1103 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1104 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1105 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1106 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1107 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1108 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1109 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1110 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1111 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1112
1113 #define SCR_NS                (1U << 0)
1114 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1115 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1116 #define SCR_EA                (1U << 3)
1117 #define SCR_FW                (1U << 4)
1118 #define SCR_AW                (1U << 5)
1119 #define SCR_NET               (1U << 6)
1120 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1121 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1122 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1123 #define SCR_RW                (1U << 10)
1124 #define SCR_ST                (1U << 11)
1125 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1126 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1127 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1128 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1129
1130 /* Return the current FPSCR value.  */
1131 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1132 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1133
1134 /* For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1135  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1136  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1137  */
1138 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1139 #define FPCR_MASK 0x07f79f00
1140 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1141 {
1142     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1143 }
1144
1145 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1146 {
1147     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1148     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1149 }
1150
1151 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1152 {
1153     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1154 }
1155
1156 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1157 {
1158     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1159     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1160 }
1161
1162 enum arm_cpu_mode {
1163   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1164   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1165   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1166   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1167   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1168   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1169   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1170   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1171   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1172 };
1173
1174 /* VFP system registers.  */
1175 #define ARM_VFP_FPSID   0
1176 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1177 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1178 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1179 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1180 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1181 #define ARM_VFP_FPINST  9
1182 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1183
1184 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1185 #define ARM_IWMMXT_wCID         0
1186 #define ARM_IWMMXT_wCon         1
1187 #define ARM_IWMMXT_wCSSF        2
1188 #define ARM_IWMMXT_wCASF        3
1189 #define ARM_IWMMXT_wCGR0        8
1190 #define ARM_IWMMXT_wCGR1        9
1191 #define ARM_IWMMXT_wCGR2        10
1192 #define ARM_IWMMXT_wCGR3        11
1193
1194 /* V7M CCR bits */
1195 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1196 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1197 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1198 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1199 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1200 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1201 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1202 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1203
1204 /* V7M AIRCR bits */
1205 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1206 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1207 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1208 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1209 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1210 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1211 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1212 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1213 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1214
1215 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1216 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1217 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1218 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1219 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1220 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1221 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1222
1223 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1224 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1225 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1226 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1227 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1228 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1229 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1230 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1231
1232 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1233 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1234 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1235 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1236 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1237 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1238 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1239
1240 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1241 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1242 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1243 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1244
1245 /* V7M HFSR bits */
1246 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1247 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1248 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1249
1250 /* V7M DFSR bits */
1251 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1252 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1253 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1254 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1255 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1256
1257 /* v7M MPU_CTRL bits */
1258 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1259 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1260 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1261
1262 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1263  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1264  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1265  */
1266 enum arm_features {
1267     ARM_FEATURE_VFP,
1268     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1269     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1270     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1271     ARM_FEATURE_V6,
1272     ARM_FEATURE_V6K,
1273     ARM_FEATURE_V7,
1274     ARM_FEATURE_THUMB2,
1275     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1276     ARM_FEATURE_VFP3,
1277     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1278     ARM_FEATURE_NEON,
1279     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1280     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1281     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1282     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1283     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1284     ARM_FEATURE_V4T,
1285     ARM_FEATURE_V5,
1286     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1287     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1288     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1289     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1290     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1291     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1292     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1293     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1294     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1295     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1296     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1297     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1298     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1299     ARM_FEATURE_V8,
1300     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1301     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1302     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1303     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1304     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1305     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1306     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1307     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1308     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1309     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1310     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1311     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1312     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1313     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1314     ARM_FEATURE_JAZELLE, /* has (trivial) Jazelle implementation */
1315 };
1316
1317 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1318 {
1319     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1320 }
1321
1322 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1323 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1324  * or would be following an exception return to that level.
1325  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1326  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1327  * EL or mode.
1328  */
1329 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1330 {
1331     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1332         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1333     } else {
1334         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1335          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1336          */
1337         return false;
1338     }
1339 }
1340
1341 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1342 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1343 {
1344     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1345         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1346             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1347             return true;
1348         } else if (!is_a64(env) &&
1349                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1350             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1351             return true;
1352         }
1353     }
1354     return false;
1355 }
1356
1357 /* Return true if the processor is in secure state */
1358 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1359 {
1360     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1361         return true;
1362     }
1363     return arm_is_secure_below_el3(env);
1364 }
1365
1366 #else
1367 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1368 {
1369     return false;
1370 }
1371
1372 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1373 {
1374     return false;
1375 }
1376 #endif
1377
1378 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1379 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1380 {
1381     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1382      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1383      */
1384     assert(el >= 1 && el <= 3);
1385     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1386
1387     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1388      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1389      * by bits in the SCR or HCR registers.
1390      */
1391     if (el == 3) {
1392         return aa64;
1393     }
1394
1395     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1396         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1397     }
1398
1399     if (el == 2) {
1400         return aa64;
1401     }
1402
1403     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1404         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1405     }
1406
1407     return aa64;
1408 }
1409
1410 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1411  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1412  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1413  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1414  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1415  * accesses are to the non-secure version.
1416  */
1417 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1418 {
1419     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1420                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1421                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1422
1423     return ret;
1424 }
1425
1426 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1427 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1428     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1429
1430 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1431     do {                                                \
1432         if (_secure) {                                   \
1433             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1434         } else {                                        \
1435             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1436         }                                               \
1437     } while (0)
1438
1439 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1440  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1441  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1442  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1443  */
1444 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1445     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1446                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1447
1448 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1449     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1450                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1451                        (_val))
1452
1453 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1454 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1455                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1456
1457 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1458 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1459 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1460 #else
1461 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1462 {
1463     return true;
1464 }
1465 #endif
1466 /**
1467  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1468  * @opaque: the NVIC
1469  * @irq: the exception number to mark pending
1470  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1471  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1472  * exception.
1473  *
1474  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1475  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1476  * of architecturally banked exceptions.
1477  */
1478 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1479 /**
1480  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
1481  * @opaque: the NVIC
1482  *
1483  * Move the current highest priority pending exception from the pending
1484  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
1485  * it is the exception currently being handled.
1486  *
1487  * Returns: true if exception should be taken to Secure state, false for NS
1488  */
1489 bool armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1490 /**
1491  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
1492  * @opaque: the NVIC
1493  * @irq: the exception number to complete
1494  * @secure: true if this exception was secure
1495  *
1496  * Returns: -1 if the irq was not active
1497  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
1498  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
1499  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
1500  */
1501 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
1502 /**
1503  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
1504  * @opaque: the NVIC
1505  *
1506  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
1507  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
1508  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
1509  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
1510  */
1511 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
1512 /**
1513  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
1514  * priority is negative for the specified security state.
1515  * @opaque: the NVIC
1516  * @secure: the security state to test
1517  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
1518  */
1519 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1520 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
1521 #else
1522 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
1523 {
1524     return false;
1525 }
1526 #endif
1527
1528 /* Interface for defining coprocessor registers.
1529  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1530  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1531  */
1532
1533 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1534  * via an integer which encodes all of:
1535  *  coprocessor number
1536  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1537  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1538  *    or via MRRC/MCRR?)
1539  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1540  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1541  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1542  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1543  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1544  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1545  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1546  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1547  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1548  * 32 bit code on a 64 bit core).
1549  */
1550 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1551  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1552  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1553  */
1554 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1555 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1556
1557 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1558  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1559  * hashtable.
1560  */
1561 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1562 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1563
1564 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1565     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1566      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1567
1568 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1569     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1570      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1571      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1572      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1573      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1574      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1575      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1576
1577 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1578  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1579  */
1580 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1581 {
1582     uint32_t cpregid = kvmid;
1583     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1584         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1585     } else {
1586         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1587             cpregid |= (1 << 15);
1588         }
1589
1590         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1591          * entries.
1592          */
1593          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1594     }
1595     return cpregid;
1596 }
1597
1598 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1599  * 64 bit KVM register ID.
1600  */
1601 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1602 {
1603     uint64_t kvmid;
1604
1605     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1606         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1607         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1608     } else {
1609         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1610         if (cpregid & (1 << 15)) {
1611             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1612         } else {
1613             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1614         }
1615     }
1616     return kvmid;
1617 }
1618
1619 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1620  * special-behaviour cp reg and bits [15..8] indicate what behaviour
1621  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1622  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1623  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1624  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1625  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1626  * a register definition to override a previous definition for the
1627  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1628  * old must have the OVERRIDE bit set.
1629  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1630  * state which is also visible via another register, and that the other
1631  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1632  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1633  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1634  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1635  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1636  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1637  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1638  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1639  * registers which implement clocks or timers require this.
1640  */
1641 #define ARM_CP_SPECIAL 1
1642 #define ARM_CP_CONST 2
1643 #define ARM_CP_64BIT 4
1644 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END 8
1645 #define ARM_CP_OVERRIDE 16
1646 #define ARM_CP_ALIAS 32
1647 #define ARM_CP_IO 64
1648 #define ARM_CP_NO_RAW 128
1649 #define ARM_CP_NOP (ARM_CP_SPECIAL | (1 << 8))
1650 #define ARM_CP_WFI (ARM_CP_SPECIAL | (2 << 8))
1651 #define ARM_CP_NZCV (ARM_CP_SPECIAL | (3 << 8))
1652 #define ARM_CP_CURRENTEL (ARM_CP_SPECIAL | (4 << 8))
1653 #define ARM_CP_DC_ZVA (ARM_CP_SPECIAL | (5 << 8))
1654 #define ARM_LAST_SPECIAL ARM_CP_DC_ZVA
1655 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1656 #define ARM_CP_SENTINEL 0xffff
1657 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1658 #define ARM_CP_FLAG_MASK 0xff
1659
1660 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1661  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1662  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1663  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1664  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1665  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1666  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1667  * the various states in some places.
1668  */
1669 enum {
1670     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1671     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1672     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1673 };
1674
1675 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1676  * attributes for a given CP register entry.
1677  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1678  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1679  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1680  * security state.
1681  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1682  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1683  * or non-secure.
1684  */
1685 enum {
1686     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1687     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1688 };
1689
1690 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1691  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1692  * of a list of registers.
1693  */
1694 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1695 {
1696     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1697         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1698             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1699 }
1700
1701 /* Access rights:
1702  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1703  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1704  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1705  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1706  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1707  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1708  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1709  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1710  * terminology a little and call this PL3.
1711  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1712  * with the ELx exception levels.
1713  *
1714  * If access permissions for a register are more complex than can be
1715  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1716  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1717  */
1718 #define PL3_R 0x80
1719 #define PL3_W 0x40
1720 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1721 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1722 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1723 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1724 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1725 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1726
1727 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1728 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1729 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1730 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1731
1732 /* Return the highest implemented Exception Level */
1733 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1734 {
1735     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1736         return 3;
1737     }
1738     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1739         return 2;
1740     }
1741     return 1;
1742 }
1743
1744 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
1745 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
1746 {
1747     return env->v7m.exception != 0;
1748 }
1749
1750 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1751  * from the ARMv7 Privilege Level).
1752  */
1753 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1754 {
1755     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1756         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
1757             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
1758     }
1759
1760     if (is_a64(env)) {
1761         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1762     }
1763
1764     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1765     case ARM_CPU_MODE_USR:
1766         return 0;
1767     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1768         return 2;
1769     case ARM_CPU_MODE_MON:
1770         return 3;
1771     default:
1772         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
1773             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
1774              * EL3
1775              */
1776             return 3;
1777         }
1778
1779         return 1;
1780     }
1781 }
1782
1783 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
1784
1785 typedef enum CPAccessResult {
1786     /* Access is permitted */
1787     CP_ACCESS_OK = 0,
1788     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
1789      * result in a categorized exception syndrome giving information about
1790      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
1791      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
1792      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
1793      */
1794     CP_ACCESS_TRAP = 1,
1795     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
1796      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
1797      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
1798      */
1799     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
1800     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1801     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
1802     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
1803     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1804     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
1805     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
1806     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
1807      * trapped directly to EL2 or EL3
1808      */
1809     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
1810     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
1811 } CPAccessResult;
1812
1813 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
1814  * may not raise exceptions.
1815  */
1816 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1817 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
1818                        uint64_t value);
1819 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
1820 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
1821                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
1822                                   bool isread);
1823 /* Hook function for register reset */
1824 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1825
1826 #define CP_ANY 0xff
1827
1828 /* Definition of an ARM coprocessor register */
1829 struct ARMCPRegInfo {
1830     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
1831     const char *name;
1832     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
1833      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
1834      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
1835      * will be decoded to this register. The register read and write
1836      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
1837      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
1838      * then behave differently on read/write if necessary.
1839      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
1840      * must both be zero.
1841      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
1842      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
1843      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
1844      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
1845      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
1846      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
1847      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
1848      */
1849     uint8_t cp;
1850     uint8_t crn;
1851     uint8_t crm;
1852     uint8_t opc0;
1853     uint8_t opc1;
1854     uint8_t opc2;
1855     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
1856     int state;
1857     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
1858     int type;
1859     /* Access rights: PL*_[RW] */
1860     int access;
1861     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
1862     int secure;
1863     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
1864      * this register was defined: can be used to hand data through to the
1865      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
1866      */
1867     void *opaque;
1868     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
1869      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
1870      */
1871     uint64_t resetvalue;
1872     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
1873      *
1874      * This is not needed if either:
1875      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
1876      *  2. both readfn and writefn are specified
1877      */
1878     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
1879
1880     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
1881      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
1882      * registration of a register.  During hashing the bank associated
1883      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
1884      * there on out.
1885      *
1886      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
1887      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
1888      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
1889      * use indicates that a register is banked.
1890      */
1891     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
1892
1893     /* Function for making any access checks for this register in addition to
1894      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
1895      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
1896      * translate time.
1897      */
1898     CPAccessFn *accessfn;
1899     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
1900      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
1901      * by fieldoffset.
1902      */
1903     CPReadFn *readfn;
1904     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
1905      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
1906      * by fieldoffset.
1907      */
1908     CPWriteFn *writefn;
1909     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
1910      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
1911      * migration. This only needs to be provided if there is also a
1912      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
1913      */
1914     CPReadFn *raw_readfn;
1915     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
1916      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
1917      * migration. This only needs to be provided if there is also a
1918      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
1919      * or similar behaviour.
1920      */
1921     CPWriteFn *raw_writefn;
1922     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
1923      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
1924      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
1925      */
1926     CPResetFn *resetfn;
1927 };
1928
1929 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
1930  * ARMCPRegInfo *ri.
1931  */
1932 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
1933     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
1934 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
1935     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
1936
1937 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
1938
1939 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
1940                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
1941 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
1942                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
1943 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
1944 {
1945     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
1946 }
1947 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
1948 {
1949     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
1950 }
1951 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
1952
1953 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
1954 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
1955                          uint64_t value);
1956 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
1957 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
1958
1959 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
1960  * if fieldoffset is non zero.
1961  */
1962 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1963
1964 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
1965  * is 64 bits wide.
1966  */
1967 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
1968 {
1969     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
1970 }
1971
1972 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
1973                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
1974 {
1975     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
1976 }
1977
1978 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
1979 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
1980
1981 /**
1982  * write_list_to_cpustate
1983  * @cpu: ARMCPU
1984  *
1985  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
1986  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
1987  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
1988  * from incoming migration state.
1989  *
1990  * Returns: true if all register values were updated correctly,
1991  * false if some register was unknown or could not be written.
1992  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
1993  * writing all registers in the list.
1994  */
1995 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
1996
1997 /**
1998  * write_cpustate_to_list:
1999  * @cpu: ARMCPU
2000  *
2001  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2002  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2003  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2004  * KVM or for outbound migration.
2005  *
2006  * Returns: true if all register values were read correctly,
2007  * false if some register was unknown or could not be read.
2008  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2009  * reading all registers in the list.
2010  */
2011 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2012
2013 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2014 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2015
2016 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2017 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2018 #else
2019 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2020  * have to support 1K tiny pages.
2021  */
2022 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2023 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2024 #endif
2025
2026 #if defined(TARGET_AARCH64)
2027 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2028 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
2029 #else
2030 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2031 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2032 #endif
2033
2034 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2035                                      unsigned int target_el)
2036 {
2037     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2038     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2039     bool secure = arm_is_secure(env);
2040     bool pstate_unmasked;
2041     int8_t unmasked = 0;
2042
2043     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2044      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2045      * pending.
2046      */
2047     if (cur_el > target_el) {
2048         return false;
2049     }
2050
2051     switch (excp_idx) {
2052     case EXCP_FIQ:
2053         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2054         break;
2055
2056     case EXCP_IRQ:
2057         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2058         break;
2059
2060     case EXCP_VFIQ:
2061         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO)) {
2062             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2063             return false;
2064         }
2065         return !(env->daif & PSTATE_F);
2066     case EXCP_VIRQ:
2067         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO)) {
2068             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2069             return false;
2070         }
2071         return !(env->daif & PSTATE_I);
2072     default:
2073         g_assert_not_reached();
2074     }
2075
2076     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2077      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2078      * interrupt.
2079      */
2080     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2081         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2082         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2083             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2084              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2085              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2086              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2087              */
2088             if (target_el == 3 || !secure) {
2089                 unmasked = 1;
2090             }
2091         } else {
2092             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2093              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2094              * routing but also change the behaviour of masking.
2095              */
2096             bool hcr, scr;
2097
2098             switch (excp_idx) {
2099             case EXCP_FIQ:
2100                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2101                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2102                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2103                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2104                  * below.
2105                  */
2106                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO);
2107                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2108
2109                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2110                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2111                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2112                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2113                  */
2114                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2115                 break;
2116             case EXCP_IRQ:
2117                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2118                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2119                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2120                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2121                  * affect here.
2122                  */
2123                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO);
2124                 scr = false;
2125                 break;
2126             default:
2127                 g_assert_not_reached();
2128             }
2129
2130             if ((scr || hcr) && !secure) {
2131                 unmasked = 1;
2132             }
2133         }
2134     }
2135
2136     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2137      * ability above.
2138      */
2139     return unmasked || pstate_unmasked;
2140 }
2141
2142 #define cpu_init(cpu_model) cpu_generic_init(TYPE_ARM_CPU, cpu_model)
2143
2144 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2145 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2146
2147 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2148 #define cpu_list arm_cpu_list
2149
2150 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2151  *
2152  * If EL3 is 64-bit:
2153  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2154  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2155  *  + NonSecure EL2
2156  *  + Secure EL1 & EL0
2157  *  + Secure EL3
2158  * If EL3 is 32-bit:
2159  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2160  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2161  *  + NonSecure PL2
2162  *  + Secure PL0 & PL1
2163  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2164  *
2165  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2166  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2167  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2168  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2169  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2170  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2171  *     architecturally permitted]
2172  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2173  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2174  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2175  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2176  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2177  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2178  *     and they can't both be active at the same time.
2179  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2180  *
2181  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2182  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2183  * NS EL2 (aka NS PL2)
2184  * S EL3 (aka S PL1)
2185  * S EL0 (aka S PL0)
2186  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2187  * NS EL0+1 stage 2
2188  *
2189  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2190  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2191  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2192  *
2193  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2194  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2195  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2196  *
2197  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2198  * They have the following different MMU indexes:
2199  *  User
2200  *  Privileged
2201  *  Execution priority negative (this is like privileged, but the
2202  *  MPU HFNMIENA bit means that it may have different access permission
2203  *  check results to normal privileged code, so can't share a TLB).
2204  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2205  *  Secure User
2206  *  Secure Privileged
2207  *  Secure, execution priority negative
2208  *
2209  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2210  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2211  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2212  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2213  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2214  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2215  * the same for any particular CPU.
2216  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2217  * index values are in variables of type 'int'.
2218  *
2219  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2220  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2221  * valid for doing slow path page table walks.
2222  *
2223  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2224  * of the AT/ATS operations.
2225  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2226  */
2227 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2228 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2229 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2230
2231 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2232 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2233
2234 typedef enum ARMMMUIdx {
2235     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2236     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2237     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2238     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2239     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2240     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2241     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2242     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2243     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2244     ARMMMUIdx_MNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2245     ARMMMUIdx_MSUser = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2246     ARMMMUIdx_MSPriv = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2247     ARMMMUIdx_MSNegPri = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2248     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2249      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2250      */
2251     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2252     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2253 } ARMMMUIdx;
2254
2255 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2256  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2257  */
2258 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2259     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2260     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2261     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2262     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2263     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2264     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2265     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2266     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2267     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2268     ARMMMUIdxBit_MNegPri = 1 << 2,
2269     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 3,
2270     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 4,
2271     ARMMMUIdxBit_MSNegPri = 1 << 5,
2272 } ARMMMUIdxBit;
2273
2274 #define MMU_USER_IDX 0
2275
2276 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2277 {
2278     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2279 }
2280
2281 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2282 {
2283     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2284         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2285     } else {
2286         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2287     }
2288 }
2289
2290 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2291 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2292 {
2293     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2294     case ARM_MMU_IDX_A:
2295         return mmu_idx & 3;
2296     case ARM_MMU_IDX_M:
2297         return (mmu_idx == ARMMMUIdx_MUser || mmu_idx == ARMMMUIdx_MSUser)
2298             ? 0 : 1;
2299     default:
2300         g_assert_not_reached();
2301     }
2302 }
2303
2304 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
2305 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
2306 {
2307     int el = arm_current_el(env);
2308
2309     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2310         ARMMMUIdx mmu_idx = el == 0 ? ARMMMUIdx_MUser : ARMMMUIdx_MPriv;
2311
2312         if (armv7m_nvic_neg_prio_requested(env->nvic, env->v7m.secure)) {
2313             mmu_idx = ARMMMUIdx_MNegPri;
2314         }
2315
2316         if (env->v7m.secure) {
2317             mmu_idx += ARMMMUIdx_MSUser;
2318         }
2319
2320         return arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx);
2321     }
2322
2323     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
2324         return arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx_S1SE0 + el);
2325     }
2326     return el;
2327 }
2328
2329 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2330 typedef enum ARMASIdx {
2331     ARMASIdx_NS = 0,
2332     ARMASIdx_S = 1,
2333 } ARMASIdx;
2334
2335 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2336 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2337 {
2338     bool secure = arm_is_secure(env);
2339     bool route_to_el2 = false;
2340
2341     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2342         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2343                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2344     }
2345
2346     if (route_to_el2) {
2347         return 2;
2348     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2349                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2350         return 3;
2351     } else {
2352         return 1;
2353     }
2354 }
2355
2356 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2357 {
2358     if (arm_is_secure(env)) {
2359         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2360         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2361             || arm_current_el(env) == 3) {
2362             return false;
2363         }
2364     }
2365
2366     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2367         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2368             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2369             return false;
2370         }
2371     }
2372     return true;
2373 }
2374
2375 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2376 {
2377     int el = arm_current_el(env);
2378
2379     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2380         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2381     }
2382
2383     if (arm_is_secure(env)) {
2384         int spd;
2385
2386         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2387             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2388              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2389              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2390              */
2391             return true;
2392         }
2393
2394         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2395         switch (spd) {
2396         case 1:
2397             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2398         case 0:
2399             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2400              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2401              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2402              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2403              */
2404             return true;
2405         case 2:
2406             return false;
2407         case 3:
2408             return true;
2409         }
2410     }
2411
2412     return el != 2;
2413 }
2414
2415 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2416  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2417  *    if UsingAArch32() then
2418  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2419  *    else
2420  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2421  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2422  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2423  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2424  * always return the same value.
2425  *
2426  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2427  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2428  */
2429 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2430 {
2431     if (env->aarch64) {
2432         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2433     } else {
2434         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2435     }
2436 }
2437
2438 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2439  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2440  */
2441 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2442 {
2443     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2444         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2445         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2446 }
2447
2448 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2449 {
2450     return
2451         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2452          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2453          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2454          */
2455 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2456         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2457 #endif
2458         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2459 }
2460
2461 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2462 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2463 {
2464     int cur_el;
2465
2466     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2467     if (!is_a64(env)) {
2468         return
2469 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2470             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2471              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2472              * and stores are done little endian but from addresses which
2473              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2474              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2475              * SCTLR.B.
2476              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2477              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2478              * difference), and so we need to use a data access endianness
2479              * that depends on SCTLR.B.
2480              */
2481             arm_sctlr_b(env) ||
2482 #endif
2483                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2484     }
2485
2486     cur_el = arm_current_el(env);
2487
2488     if (cur_el == 0) {
2489         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2490     }
2491
2492     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2493 }
2494
2495 #include "exec/cpu-all.h"
2496
2497 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2498  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2499  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2500  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2501  */
2502 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2503 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2504 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2505 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2506 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2507 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2508 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2509 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2510 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2511 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2512 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2513
2514 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2515 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2516 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2517 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2518 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2519 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2520 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2521 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2522 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2523 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2524 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2525 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2526 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2527 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2528  * checks on the other bits at runtime
2529  */
2530 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2531 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2532 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2533  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2534  * the same thing as the current security state of the processor!
2535  */
2536 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2537 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2538 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2539 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2540 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
2541 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT    21
2542 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2543
2544 /* Bit usage when in AArch64 state */
2545 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2546 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2547 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2548 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2549
2550 /* some convenience accessor macros */
2551 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2552     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2553 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2554     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2555 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2556     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2557 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2558     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2559 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2560     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2561 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2562     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2563 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2564     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2565 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2566     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2567 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2568     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2569 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2570     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2571 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2572     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2573 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2574     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2575 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2576     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2577 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2578     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2579 #define ARM_TBFLAG_HANDLER(F) \
2580     (((F) & ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK) >> ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2581 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2582     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2583 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2584     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2585
2586 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2587 {
2588 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2589     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2590      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2591      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2592      */
2593     return
2594 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2595         1 ^
2596 #endif
2597         sctlr_b;
2598 #else
2599     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2600      * doing swaps that need to be reversed
2601      */
2602     return 0;
2603 #endif
2604 }
2605
2606 /* Return the exception level to which FP-disabled exceptions should
2607  * be taken, or 0 if FP is enabled.
2608  */
2609 static inline int fp_exception_el(CPUARMState *env)
2610 {
2611     int fpen;
2612     int cur_el = arm_current_el(env);
2613
2614     /* CPACR and the CPTR registers don't exist before v6, so FP is
2615      * always accessible
2616      */
2617     if (!arm_feature(env, ARM_FEATURE_V6)) {
2618         return 0;
2619     }
2620
2621     /* The CPACR controls traps to EL1, or PL1 if we're 32 bit:
2622      * 0, 2 : trap EL0 and EL1/PL1 accesses
2623      * 1    : trap only EL0 accesses
2624      * 3    : trap no accesses
2625      */
2626     fpen = extract32(env->cp15.cpacr_el1, 20, 2);
2627     switch (fpen) {
2628     case 0:
2629     case 2:
2630         if (cur_el == 0 || cur_el == 1) {
2631             /* Trap to PL1, which might be EL1 or EL3 */
2632             if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
2633                 return 3;
2634             }
2635             return 1;
2636         }
2637         if (cur_el == 3 && !is_a64(env)) {
2638             /* Secure PL1 running at EL3 */
2639             return 3;
2640         }
2641         break;
2642     case 1:
2643         if (cur_el == 0) {
2644             return 1;
2645         }
2646         break;
2647     case 3:
2648         break;
2649     }
2650
2651     /* For the CPTR registers we don't need to guard with an ARM_FEATURE
2652      * check because zero bits in the registers mean "don't trap".
2653      */
2654
2655     /* CPTR_EL2 : present in v7VE or v8 */
2656     if (cur_el <= 2 && extract32(env->cp15.cptr_el[2], 10, 1)
2657         && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
2658         /* Trap FP ops at EL2, NS-EL1 or NS-EL0 to EL2 */
2659         return 2;
2660     }
2661
2662     /* CPTR_EL3 : present in v8 */
2663     if (extract32(env->cp15.cptr_el[3], 10, 1)) {
2664         /* Trap all FP ops to EL3 */
2665         return 3;
2666     }
2667
2668     return 0;
2669 }
2670
2671 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2672 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2673 {
2674     return
2675 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2676        1 ^
2677 #endif
2678        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2679 }
2680 #endif
2681
2682 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2683 /**
2684  * arm_regime_tbi0:
2685  * @env: CPUARMState
2686  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2687  *
2688  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2689  *
2690  * Returns: the TBI0 value.
2691  */
2692 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2693
2694 /**
2695  * arm_regime_tbi1:
2696  * @env: CPUARMState
2697  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2698  *
2699  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2700  *
2701  * Returns: the TBI1 value.
2702  */
2703 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2704 #else
2705 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2706 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2707 {
2708     return 0;
2709 }
2710
2711 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2712 {
2713     return 0;
2714 }
2715 #endif
2716
2717 static inline void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2718                                         target_ulong *cs_base, uint32_t *flags)
2719 {
2720     ARMMMUIdx mmu_idx = core_to_arm_mmu_idx(env, cpu_mmu_index(env, false));
2721     if (is_a64(env)) {
2722         *pc = env->pc;
2723         *flags = ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK;
2724         /* Get control bits for tagged addresses */
2725         *flags |= (arm_regime_tbi0(env, mmu_idx) << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT);
2726         *flags |= (arm_regime_tbi1(env, mmu_idx) << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT);
2727     } else {
2728         *pc = env->regs[15];
2729         *flags = (env->thumb << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2730             | (env->vfp.vec_len << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2731             | (env->vfp.vec_stride << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2732             | (env->condexec_bits << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2733             | (arm_sctlr_b(env) << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT);
2734         if (!(access_secure_reg(env))) {
2735             *flags |= ARM_TBFLAG_NS_MASK;
2736         }
2737         if (env->vfp.xregs[ARM_VFP_FPEXC] & (1 << 30)
2738             || arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2739             *flags |= ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK;
2740         }
2741         *flags |= (extract32(env->cp15.c15_cpar, 0, 2)
2742                    << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT);
2743     }
2744
2745     *flags |= (arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx) << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT);
2746
2747     /* The SS_ACTIVE and PSTATE_SS bits correspond to the state machine
2748      * states defined in the ARM ARM for software singlestep:
2749      *  SS_ACTIVE   PSTATE.SS   State
2750      *     0            x       Inactive (the TB flag for SS is always 0)
2751      *     1            0       Active-pending
2752      *     1            1       Active-not-pending
2753      */
2754     if (arm_singlestep_active(env)) {
2755         *flags |= ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK;
2756         if (is_a64(env)) {
2757             if (env->pstate & PSTATE_SS) {
2758                 *flags |= ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK;
2759             }
2760         } else {
2761             if (env->uncached_cpsr & PSTATE_SS) {
2762                 *flags |= ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK;
2763             }
2764         }
2765     }
2766     if (arm_cpu_data_is_big_endian(env)) {
2767         *flags |= ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK;
2768     }
2769     *flags |= fp_exception_el(env) << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT;
2770
2771     if (arm_v7m_is_handler_mode(env)) {
2772         *flags |= ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK;
2773     }
2774
2775     *cs_base = 0;
2776 }
2777
2778 enum {
2779     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2780     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2781     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2782 };
2783
2784 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2785 /* Return the address space index to use for a memory access */
2786 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2787 {
2788     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2789 }
2790
2791 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2792  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
2793  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
2794  */
2795 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2796 {
2797     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
2798 }
2799 #endif
2800
2801 /**
2802  * arm_register_el_change_hook:
2803  * Register a hook function which will be called back whenever this
2804  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
2805  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
2806  * to this function when the hook was registered.
2807  *
2808  * Note that we currently only support registering a single hook function,
2809  * and will assert if this function is called twice.
2810  * This facility is intended for the use of the GICv3 emulation.
2811  */
2812 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHook *hook,
2813                                  void *opaque);
2814
2815 /**
2816  * arm_get_el_change_hook_opaque:
2817  * Return the opaque data that will be used by the el_change_hook
2818  * for this CPU.
2819  */
2820 static inline void *arm_get_el_change_hook_opaque(ARMCPU *cpu)
2821 {
2822     return cpu->el_change_hook_opaque;
2823 }
2824
2825 #endif
This page took 0.176684 seconds and 4 git commands to generate.