]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
target/arm: Fix aarch64_sve_change_el wrt EL0
[qemu.git] / target / arm / cpu.h
1 /*
2  * ARM virtual CPU header
3  *
4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 #ifndef ARM_CPU_H
21 #define ARM_CPU_H
22
23 #include "kvm-consts.h"
24 #include "hw/registerfields.h"
25
26 #if defined(TARGET_AARCH64)
27   /* AArch64 definitions */
28 #  define TARGET_LONG_BITS 64
29 #else
30 #  define TARGET_LONG_BITS 32
31 #endif
32
33 /* ARM processors have a weak memory model */
34 #define TCG_GUEST_DEFAULT_MO      (0)
35
36 #define CPUArchState struct CPUARMState
37
38 #include "qemu-common.h"
39 #include "cpu-qom.h"
40 #include "exec/cpu-defs.h"
41
42 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
43 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
44 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
45 #define EXCP_DATA_ABORT      4
46 #define EXCP_IRQ             5
47 #define EXCP_FIQ             6
48 #define EXCP_BKPT            7
49 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
50 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
51 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
52 #define EXCP_HYP_TRAP       12
53 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
54 #define EXCP_VIRQ           14
55 #define EXCP_VFIQ           15
56 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
57 #define EXCP_NOCP           17   /* v7M NOCP UsageFault */
58 #define EXCP_INVSTATE       18   /* v7M INVSTATE UsageFault */
59 #define EXCP_STKOF          19   /* v8M STKOF UsageFault */
60 /* NB: add new EXCP_ defines to the array in arm_log_exception() too */
61
62 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
63 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
64 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
65 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
66 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
67 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
68 #define ARMV7M_EXCP_SECURE  7
69 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
70 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
71 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
72 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
73
74 /* For M profile, some registers are banked secure vs non-secure;
75  * these are represented as a 2-element array where the first element
76  * is the non-secure copy and the second is the secure copy.
77  * When the CPU does not have implement the security extension then
78  * only the first element is used.
79  * This means that the copy for the current security state can be
80  * accessed via env->registerfield[env->v7m.secure] (whether the security
81  * extension is implemented or not).
82  */
83 enum {
84     M_REG_NS = 0,
85     M_REG_S = 1,
86     M_REG_NUM_BANKS = 2,
87 };
88
89 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
90 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
91 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
92 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
93
94 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
95  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
96  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
97  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
98  * significant half of a uint64_t struct member.
99  */
100 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
101 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
102 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
103 #else
104 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
105 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
106 #endif
107
108 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
109 #define ARM_CPU_IRQ 0
110 #define ARM_CPU_FIQ 1
111 #define ARM_CPU_VIRQ 2
112 #define ARM_CPU_VFIQ 3
113
114 #define NB_MMU_MODES 8
115 /* ARM-specific extra insn start words:
116  * 1: Conditional execution bits
117  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
118  */
119 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
120
121 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
122  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
123  * help the sleb128 encoder do a better job.
124  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
125  */
126 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
127 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
128
129 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
130    precision respectively.
131    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
132    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
133    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
134    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
135  */
136
137 /**
138  * DynamicGDBXMLInfo:
139  * @desc: Contains the XML descriptions.
140  * @num_cpregs: Number of the Coprocessor registers seen by GDB.
141  * @cpregs_keys: Array that contains the corresponding Key of
142  * a given cpreg with the same order of the cpreg in the XML description.
143  */
144 typedef struct DynamicGDBXMLInfo {
145     char *desc;
146     int num_cpregs;
147     uint32_t *cpregs_keys;
148 } DynamicGDBXMLInfo;
149
150 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
151 typedef struct ARMGenericTimer {
152     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
153     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
154 } ARMGenericTimer;
155
156 #define GTIMER_PHYS 0
157 #define GTIMER_VIRT 1
158 #define GTIMER_HYP  2
159 #define GTIMER_SEC  3
160 #define NUM_GTIMERS 4
161
162 typedef struct {
163     uint64_t raw_tcr;
164     uint32_t mask;
165     uint32_t base_mask;
166 } TCR;
167
168 /* Define a maximum sized vector register.
169  * For 32-bit, this is a 128-bit NEON/AdvSIMD register.
170  * For 64-bit, this is a 2048-bit SVE register.
171  *
172  * Note that the mapping between S, D, and Q views of the register bank
173  * differs between AArch64 and AArch32.
174  * In AArch32:
175  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
176  *  Dn = regs[n / 2].d[n & 1]
177  *  Sn = regs[n / 4].d[n % 4 / 2],
178  *       bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
179  *       (and regs[16] to regs[31] are inaccessible)
180  * In AArch64:
181  *  Zn = regs[n].d[*]
182  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
183  *  Dn = regs[n].d[0]
184  *  Sn = regs[n].d[0] bits 31..0
185  *  Hn = regs[n].d[0] bits 15..0
186  *
187  * This corresponds to the architecturally defined mapping between
188  * the two execution states, and means we do not need to explicitly
189  * map these registers when changing states.
190  *
191  * Align the data for use with TCG host vector operations.
192  */
193
194 #ifdef TARGET_AARCH64
195 # define ARM_MAX_VQ    16
196 #else
197 # define ARM_MAX_VQ    1
198 #endif
199
200 typedef struct ARMVectorReg {
201     uint64_t d[2 * ARM_MAX_VQ] QEMU_ALIGNED(16);
202 } ARMVectorReg;
203
204 /* In AArch32 mode, predicate registers do not exist at all.  */
205 #ifdef TARGET_AARCH64
206 typedef struct ARMPredicateReg {
207     uint64_t p[2 * ARM_MAX_VQ / 8] QEMU_ALIGNED(16);
208 } ARMPredicateReg;
209 #endif
210
211
212 typedef struct CPUARMState {
213     /* Regs for current mode.  */
214     uint32_t regs[16];
215
216     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
217      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
218      * instead of having a complicated union.
219      */
220     /* Regs for A64 mode.  */
221     uint64_t xregs[32];
222     uint64_t pc;
223     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
224      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
225      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
226      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
227      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
228      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
229      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
230      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
231      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
232      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
233      */
234     uint32_t pstate;
235     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
236
237     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
238        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
239        the whole CPSR.  */
240     uint32_t uncached_cpsr;
241     uint32_t spsr;
242
243     /* Banked registers.  */
244     uint64_t banked_spsr[8];
245     uint32_t banked_r13[8];
246     uint32_t banked_r14[8];
247
248     /* These hold r8-r12.  */
249     uint32_t usr_regs[5];
250     uint32_t fiq_regs[5];
251
252     /* cpsr flag cache for faster execution */
253     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
254     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
255     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
256     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
257     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
258     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
259     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
260     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
261     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
262
263     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
264     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
265
266     /* System control coprocessor (cp15) */
267     struct {
268         uint32_t c0_cpuid;
269         union { /* Cache size selection */
270             struct {
271                 uint64_t _unused_csselr0;
272                 uint64_t csselr_ns;
273                 uint64_t _unused_csselr1;
274                 uint64_t csselr_s;
275             };
276             uint64_t csselr_el[4];
277         };
278         union { /* System control register. */
279             struct {
280                 uint64_t _unused_sctlr;
281                 uint64_t sctlr_ns;
282                 uint64_t hsctlr;
283                 uint64_t sctlr_s;
284             };
285             uint64_t sctlr_el[4];
286         };
287         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
288         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
289         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
290         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
291         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
292         union { /* MMU translation table base 0. */
293             struct {
294                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
295                 uint64_t ttbr0_ns;
296                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
297                 uint64_t ttbr0_s;
298             };
299             uint64_t ttbr0_el[4];
300         };
301         union { /* MMU translation table base 1. */
302             struct {
303                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
304                 uint64_t ttbr1_ns;
305                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
306                 uint64_t ttbr1_s;
307             };
308             uint64_t ttbr1_el[4];
309         };
310         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
311         /* MMU translation table base control. */
312         TCR tcr_el[4];
313         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
314         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
315         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
316         union { /* MMU domain access control register
317                  * MPU write buffer control.
318                  */
319             struct {
320                 uint64_t dacr_ns;
321                 uint64_t dacr_s;
322             };
323             struct {
324                 uint64_t dacr32_el2;
325             };
326         };
327         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
328         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
329         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
330         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
331         union { /* Fault status registers.  */
332             struct {
333                 uint64_t ifsr_ns;
334                 uint64_t ifsr_s;
335             };
336             struct {
337                 uint64_t ifsr32_el2;
338             };
339         };
340         union {
341             struct {
342                 uint64_t _unused_dfsr;
343                 uint64_t dfsr_ns;
344                 uint64_t hsr;
345                 uint64_t dfsr_s;
346             };
347             uint64_t esr_el[4];
348         };
349         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
350         union { /* Fault address registers. */
351             struct {
352                 uint64_t _unused_far0;
353 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
354                 uint32_t ifar_ns;
355                 uint32_t dfar_ns;
356                 uint32_t ifar_s;
357                 uint32_t dfar_s;
358 #else
359                 uint32_t dfar_ns;
360                 uint32_t ifar_ns;
361                 uint32_t dfar_s;
362                 uint32_t ifar_s;
363 #endif
364                 uint64_t _unused_far3;
365             };
366             uint64_t far_el[4];
367         };
368         uint64_t hpfar_el2;
369         uint64_t hstr_el2;
370         union { /* Translation result. */
371             struct {
372                 uint64_t _unused_par_0;
373                 uint64_t par_ns;
374                 uint64_t _unused_par_1;
375                 uint64_t par_s;
376             };
377             uint64_t par_el[4];
378         };
379
380         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
381         uint32_t c9_data;
382         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
383         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
384         uint64_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
385         uint64_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
386         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
387         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
388         union { /* Memory attribute redirection */
389             struct {
390 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
391                 uint64_t _unused_mair_0;
392                 uint32_t mair1_ns;
393                 uint32_t mair0_ns;
394                 uint64_t _unused_mair_1;
395                 uint32_t mair1_s;
396                 uint32_t mair0_s;
397 #else
398                 uint64_t _unused_mair_0;
399                 uint32_t mair0_ns;
400                 uint32_t mair1_ns;
401                 uint64_t _unused_mair_1;
402                 uint32_t mair0_s;
403                 uint32_t mair1_s;
404 #endif
405             };
406             uint64_t mair_el[4];
407         };
408         union { /* vector base address register */
409             struct {
410                 uint64_t _unused_vbar;
411                 uint64_t vbar_ns;
412                 uint64_t hvbar;
413                 uint64_t vbar_s;
414             };
415             uint64_t vbar_el[4];
416         };
417         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
418         struct { /* FCSE PID. */
419             uint32_t fcseidr_ns;
420             uint32_t fcseidr_s;
421         };
422         union { /* Context ID. */
423             struct {
424                 uint64_t _unused_contextidr_0;
425                 uint64_t contextidr_ns;
426                 uint64_t _unused_contextidr_1;
427                 uint64_t contextidr_s;
428             };
429             uint64_t contextidr_el[4];
430         };
431         union { /* User RW Thread register. */
432             struct {
433                 uint64_t tpidrurw_ns;
434                 uint64_t tpidrprw_ns;
435                 uint64_t htpidr;
436                 uint64_t _tpidr_el3;
437             };
438             uint64_t tpidr_el[4];
439         };
440         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
441         uint64_t tpidrurw_s;
442         uint64_t tpidrprw_s;
443         uint64_t tpidruro_s;
444
445         union { /* User RO Thread register. */
446             uint64_t tpidruro_ns;
447             uint64_t tpidrro_el[1];
448         };
449         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
450         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
451         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
452         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
453         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
454         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
455         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
456         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
457         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
458         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
459         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
460         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
461         uint32_t c15_power_diagnostic;
462         uint32_t c15_power_control; /* power control */
463         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
464         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
465         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
466         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
467         uint64_t mdscr_el1;
468         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
469         uint64_t mdcr_el2;
470         uint64_t mdcr_el3;
471         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
472          * was reset. Otherwise it stores the counter value
473          */
474         uint64_t c15_ccnt;
475         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
476         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
477         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
478     } cp15;
479
480     struct {
481         /* M profile has up to 4 stack pointers:
482          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
483          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
484          * the security extension then it has only two SPs.)
485          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
486          * and the non-active SP for the current security state in
487          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
488          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
489          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
490          * when we change security state.
491          */
492         uint32_t other_sp;
493         uint32_t other_ss_msp;
494         uint32_t other_ss_psp;
495         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
496         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
497         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
498         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
499         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
500         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
501         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
502         uint32_t sfsr; /* Secure Fault Status Register */
503         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
504         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
505         uint32_t sfar; /* Secure Fault Address Register */
506         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
507         int exception;
508         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
509         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
510         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
511         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
512         uint32_t csselr[M_REG_NUM_BANKS];
513         uint32_t scr[M_REG_NUM_BANKS];
514         uint32_t msplim[M_REG_NUM_BANKS];
515         uint32_t psplim[M_REG_NUM_BANKS];
516     } v7m;
517
518     /* Information associated with an exception about to be taken:
519      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
520      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
521      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
522      * entry process.
523      */
524     struct {
525         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
526         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
527         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
528         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
529         /* If we implement EL2 we will also need to store information
530          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
531          */
532     } exception;
533
534     /* Thumb-2 EE state.  */
535     uint32_t teecr;
536     uint32_t teehbr;
537
538     /* VFP coprocessor state.  */
539     struct {
540         ARMVectorReg zregs[32];
541
542 #ifdef TARGET_AARCH64
543         /* Store FFR as pregs[16] to make it easier to treat as any other.  */
544 #define FFR_PRED_NUM 16
545         ARMPredicateReg pregs[17];
546         /* Scratch space for aa64 sve predicate temporary.  */
547         ARMPredicateReg preg_tmp;
548 #endif
549
550         uint32_t xregs[16];
551         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
552         int vec_len;
553         int vec_stride;
554
555         /* Scratch space for aa32 neon expansion.  */
556         uint32_t scratch[8];
557
558         /* There are a number of distinct float control structures:
559          *
560          *  fp_status: is the "normal" fp status.
561          *  fp_status_fp16: used for half-precision calculations
562          *  standard_fp_status : the ARM "Standard FPSCR Value"
563          *
564          * Half-precision operations are governed by a separate
565          * flush-to-zero control bit in FPSCR:FZ16. We pass a separate
566          * status structure to control this.
567          *
568          * The "Standard FPSCR", ie default-NaN, flush-to-zero,
569          * round-to-nearest and is used by any operations (generally
570          * Neon) which the architecture defines as controlled by the
571          * standard FPSCR value rather than the FPSCR.
572          *
573          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
574          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
575          * OR of the flags in the three fp statuses. This relies on the
576          * only thing which needs to read the exception flags being
577          * an explicit FPSCR read.
578          */
579         float_status fp_status;
580         float_status fp_status_f16;
581         float_status standard_fp_status;
582
583         /* ZCR_EL[1-3] */
584         uint64_t zcr_el[4];
585     } vfp;
586     uint64_t exclusive_addr;
587     uint64_t exclusive_val;
588     uint64_t exclusive_high;
589
590     /* iwMMXt coprocessor state.  */
591     struct {
592         uint64_t regs[16];
593         uint64_t val;
594
595         uint32_t cregs[16];
596     } iwmmxt;
597
598 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
599     /* For usermode syscall translation.  */
600     int eabi;
601 #endif
602
603     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
604     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
605
606     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
607     struct {} end_reset_fields;
608
609     CPU_COMMON
610
611     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
612
613     /* Internal CPU feature flags.  */
614     uint64_t features;
615
616     /* PMSAv7 MPU */
617     struct {
618         uint32_t *drbar;
619         uint32_t *drsr;
620         uint32_t *dracr;
621         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
622     } pmsav7;
623
624     /* PMSAv8 MPU */
625     struct {
626         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
627          * and state:
628          *  pmsav7.rnr (region number register)
629          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
630          */
631         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
632         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
633         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
634         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
635     } pmsav8;
636
637     /* v8M SAU */
638     struct {
639         uint32_t *rbar;
640         uint32_t *rlar;
641         uint32_t rnr;
642         uint32_t ctrl;
643     } sau;
644
645     void *nvic;
646     const struct arm_boot_info *boot_info;
647     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
648     void *gicv3state;
649 } CPUARMState;
650
651 /**
652  * ARMELChangeHookFn:
653  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
654  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
655  */
656 typedef void ARMELChangeHookFn(ARMCPU *cpu, void *opaque);
657 typedef struct ARMELChangeHook ARMELChangeHook;
658 struct ARMELChangeHook {
659     ARMELChangeHookFn *hook;
660     void *opaque;
661     QLIST_ENTRY(ARMELChangeHook) node;
662 };
663
664 /* These values map onto the return values for
665  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
666 typedef enum ARMPSCIState {
667     PSCI_ON = 0,
668     PSCI_OFF = 1,
669     PSCI_ON_PENDING = 2
670 } ARMPSCIState;
671
672 /**
673  * ARMCPU:
674  * @env: #CPUARMState
675  *
676  * An ARM CPU core.
677  */
678 struct ARMCPU {
679     /*< private >*/
680     CPUState parent_obj;
681     /*< public >*/
682
683     CPUARMState env;
684
685     /* Coprocessor information */
686     GHashTable *cp_regs;
687     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
688      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
689      * we use these arrays.
690      */
691     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
692      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
693      */
694     uint64_t *cpreg_indexes;
695     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
696     uint64_t *cpreg_values;
697     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
698     int32_t cpreg_array_len;
699     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
700      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
701      * to the working data structures above.
702      */
703     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
704     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
705     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
706
707     DynamicGDBXMLInfo dyn_xml;
708
709     /* Timers used by the generic (architected) timer */
710     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
711     /* GPIO outputs for generic timer */
712     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
713     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
714     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
715     /* GPIO output for the PMU interrupt */
716     qemu_irq pmu_interrupt;
717
718     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
719     MemoryRegion *secure_memory;
720
721     /* For v8M, pointer to the IDAU interface provided by board/SoC */
722     Object *idau;
723
724     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
725     const char *dtb_compatible;
726
727     /* PSCI version for this CPU
728      * Bits[31:16] = Major Version
729      * Bits[15:0] = Minor Version
730      */
731     uint32_t psci_version;
732
733     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
734     bool start_powered_off;
735
736     /* Current power state, access guarded by BQL */
737     ARMPSCIState power_state;
738
739     /* CPU has virtualization extension */
740     bool has_el2;
741     /* CPU has security extension */
742     bool has_el3;
743     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
744     bool has_pmu;
745
746     /* CPU has memory protection unit */
747     bool has_mpu;
748     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
749     uint32_t pmsav7_dregion;
750     /* v8M SAU number of supported regions */
751     uint32_t sau_sregion;
752
753     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
754      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
755      */
756     uint32_t psci_conduit;
757
758     /* For v8M, initial value of the Secure VTOR */
759     uint32_t init_svtor;
760
761     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
762      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
763      */
764     uint32_t kvm_target;
765
766     /* KVM init features for this CPU */
767     uint32_t kvm_init_features[7];
768
769     /* Uniprocessor system with MP extensions */
770     bool mp_is_up;
771
772     /* True if we tried kvm_arm_host_cpu_features() during CPU instance_init
773      * and the probe failed (so we need to report the error in realize)
774      */
775     bool host_cpu_probe_failed;
776
777     /* Specify the number of cores in this CPU cluster. Used for the L2CTLR
778      * register.
779      */
780     int32_t core_count;
781
782     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
783      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
784      * various constant registers and reset values of non-constant
785      * registers.
786      * Some of these might become QOM properties eventually.
787      * Field names match the official register names as defined in the
788      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
789      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
790      * prefix means a constant register.
791      */
792     uint32_t midr;
793     uint32_t revidr;
794     uint32_t reset_fpsid;
795     uint32_t mvfr0;
796     uint32_t mvfr1;
797     uint32_t mvfr2;
798     uint32_t ctr;
799     uint32_t reset_sctlr;
800     uint32_t id_pfr0;
801     uint32_t id_pfr1;
802     uint32_t id_dfr0;
803     uint32_t pmceid0;
804     uint32_t pmceid1;
805     uint32_t id_afr0;
806     uint32_t id_mmfr0;
807     uint32_t id_mmfr1;
808     uint32_t id_mmfr2;
809     uint32_t id_mmfr3;
810     uint32_t id_mmfr4;
811     uint32_t id_isar0;
812     uint32_t id_isar1;
813     uint32_t id_isar2;
814     uint32_t id_isar3;
815     uint32_t id_isar4;
816     uint32_t id_isar5;
817     uint32_t id_isar6;
818     uint64_t id_aa64pfr0;
819     uint64_t id_aa64pfr1;
820     uint64_t id_aa64dfr0;
821     uint64_t id_aa64dfr1;
822     uint64_t id_aa64afr0;
823     uint64_t id_aa64afr1;
824     uint64_t id_aa64isar0;
825     uint64_t id_aa64isar1;
826     uint64_t id_aa64mmfr0;
827     uint64_t id_aa64mmfr1;
828     uint32_t dbgdidr;
829     uint32_t clidr;
830     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
831     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
832      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
833      */
834     uint32_t ccsidr[16];
835     uint64_t reset_cbar;
836     uint32_t reset_auxcr;
837     bool reset_hivecs;
838     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
839     uint32_t dcz_blocksize;
840     uint64_t rvbar;
841
842     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
843     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
844     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
845     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
846
847     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
848      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
849      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
850      * architecture version.
851      */
852     bool cfgend;
853
854     QLIST_HEAD(, ARMELChangeHook) pre_el_change_hooks;
855     QLIST_HEAD(, ARMELChangeHook) el_change_hooks;
856
857     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
858
859     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
860     uint8_t device_irq_level;
861
862     /* Used to set the maximum vector length the cpu will support.  */
863     uint32_t sve_max_vq;
864 };
865
866 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
867 {
868     return container_of(env, ARMCPU, env);
869 }
870
871 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
872
873 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
874
875 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
876
877 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
878 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
879 #endif
880
881 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
882 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
883 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
884
885 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
886                         int flags);
887
888 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
889                                          MemTxAttrs *attrs);
890
891 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
892 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
893
894 /* Dynamically generates for gdb stub an XML description of the sysregs from
895  * the cp_regs hashtable. Returns the registered sysregs number.
896  */
897 int arm_gen_dynamic_xml(CPUState *cpu);
898
899 /* Returns the dynamically generated XML for the gdb stub.
900  * Returns a pointer to the XML contents for the specified XML file or NULL
901  * if the XML name doesn't match the predefined one.
902  */
903 const char *arm_gdb_get_dynamic_xml(CPUState *cpu, const char *xmlname);
904
905 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
906                              int cpuid, void *opaque);
907 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
908                              int cpuid, void *opaque);
909
910 #ifdef TARGET_AARCH64
911 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
912 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
913 void aarch64_sve_narrow_vq(CPUARMState *env, unsigned vq);
914 void aarch64_sve_change_el(CPUARMState *env, int old_el,
915                            int new_el, bool el0_a64);
916 #else
917 static inline void aarch64_sve_narrow_vq(CPUARMState *env, unsigned vq) { }
918 static inline void aarch64_sve_change_el(CPUARMState *env, int o,
919                                          int n, bool a)
920 { }
921 #endif
922
923 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
924 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
925 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
926
927 int fp_exception_el(CPUARMState *env, int cur_el);
928 int sve_exception_el(CPUARMState *env, int cur_el);
929 uint32_t sve_zcr_len_for_el(CPUARMState *env, int el);
930
931 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
932 {
933     return env->aarch64;
934 }
935
936 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
937    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
938    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
939 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
940                            void *puc);
941
942 /**
943  * pmccntr_sync
944  * @env: CPUARMState
945  *
946  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
947  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
948  * The function is used to swap the state of the register if required.
949  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
950  */
951 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
952
953 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
954  * versions of the architecture; in that case we define constants
955  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
956  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
957  * is the architectural version it expects.
958  */
959 #define SCTLR_M       (1U << 0)
960 #define SCTLR_A       (1U << 1)
961 #define SCTLR_C       (1U << 2)
962 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
963 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
964 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
965 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
966 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
967 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
968 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
969 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
970 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
971 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
972 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
973 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
974 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
975 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
976 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
977 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
978 #define SCTLR_I       (1U << 12)
979 #define SCTLR_V       (1U << 13)
980 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
981 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
982 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
983 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
984 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
985 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
986 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
987 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
988 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
989 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
990 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
991 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
992 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
993 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
994 #define SCTLR_U       (1U << 22)
995 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
996 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
997 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
998 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
999 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
1000 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
1001 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
1002 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
1003 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
1004 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
1005
1006 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
1007 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
1008 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
1009 #define CPTR_TZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL2 */
1010 #define CPTR_EZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL3 */
1011
1012 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
1013 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
1014 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
1015 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
1016 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
1017 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
1018 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
1019 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
1020 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
1021 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
1022 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
1023 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
1024
1025 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
1026 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
1027
1028 #define CPSR_M (0x1fU)
1029 #define CPSR_T (1U << 5)
1030 #define CPSR_F (1U << 6)
1031 #define CPSR_I (1U << 7)
1032 #define CPSR_A (1U << 8)
1033 #define CPSR_E (1U << 9)
1034 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
1035 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
1036 #define CPSR_IL (1U << 20)
1037 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
1038  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
1039  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
1040  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
1041  */
1042 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
1043 #define CPSR_J (1U << 24)
1044 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
1045 #define CPSR_Q (1U << 27)
1046 #define CPSR_V (1U << 28)
1047 #define CPSR_C (1U << 29)
1048 #define CPSR_Z (1U << 30)
1049 #define CPSR_N (1U << 31)
1050 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
1051 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
1052
1053 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
1054 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
1055     | CPSR_NZCV)
1056 /* Bits writable in user mode.  */
1057 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
1058 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
1059 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
1060 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
1061 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
1062
1063 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
1064 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
1065 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
1066 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
1067 #define XPSR_GE CPSR_GE
1068 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
1069 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
1070 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
1071 #define XPSR_Q CPSR_Q
1072 #define XPSR_V CPSR_V
1073 #define XPSR_C CPSR_C
1074 #define XPSR_Z CPSR_Z
1075 #define XPSR_N CPSR_N
1076 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
1077 #define XPSR_IT CPSR_IT
1078
1079 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
1080 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
1081 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
1082 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
1083 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
1084 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
1085 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
1086 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
1087 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
1088 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
1089 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
1090 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
1091 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
1092 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
1093 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
1094
1095 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
1096  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
1097  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
1098  */
1099 #define PSTATE_SP (1U)
1100 #define PSTATE_M (0xFU)
1101 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
1102 #define PSTATE_F (1U << 6)
1103 #define PSTATE_I (1U << 7)
1104 #define PSTATE_A (1U << 8)
1105 #define PSTATE_D (1U << 9)
1106 #define PSTATE_IL (1U << 20)
1107 #define PSTATE_SS (1U << 21)
1108 #define PSTATE_V (1U << 28)
1109 #define PSTATE_C (1U << 29)
1110 #define PSTATE_Z (1U << 30)
1111 #define PSTATE_N (1U << 31)
1112 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
1113 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
1114 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
1115 /* Mode values for AArch64 */
1116 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
1117 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
1118 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
1119 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
1120 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
1121 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
1122 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
1123
1124 /* Write a new value to v7m.exception, thus transitioning into or out
1125  * of Handler mode; this may result in a change of active stack pointer.
1126  */
1127 void write_v7m_exception(CPUARMState *env, uint32_t new_exc);
1128
1129 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
1130 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
1131 {
1132     return (el << 2) | handler;
1133 }
1134
1135 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1136  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1137  * the 32 bit decoder.
1138  */
1139 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1140 {
1141     int ZF;
1142
1143     ZF = (env->ZF == 0);
1144     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1145         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1146         | env->pstate | env->daif;
1147 }
1148
1149 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1150 {
1151     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1152     env->NF = val;
1153     env->CF = (val >> 29) & 1;
1154     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1155     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1156     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1157 }
1158
1159 /* Return the current CPSR value.  */
1160 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1161
1162 typedef enum CPSRWriteType {
1163     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1164     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1165     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1166     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1167 } CPSRWriteType;
1168
1169 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1170 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1171                 CPSRWriteType write_type);
1172
1173 /* Return the current xPSR value.  */
1174 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1175 {
1176     int ZF;
1177     ZF = (env->ZF == 0);
1178     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1179         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1180         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1181         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1182         | env->v7m.exception;
1183 }
1184
1185 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1186 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1187 {
1188     if (mask & XPSR_NZCV) {
1189         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1190         env->NF = val;
1191         env->CF = (val >> 29) & 1;
1192         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1193     }
1194     if (mask & XPSR_Q) {
1195         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1196     }
1197     if (mask & XPSR_T) {
1198         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1199     }
1200     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1201         env->condexec_bits &= ~3;
1202         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1203     }
1204     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1205         env->condexec_bits &= 3;
1206         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1207     }
1208     if (mask & XPSR_EXCP) {
1209         /* Note that this only happens on exception exit */
1210         write_v7m_exception(env, val & XPSR_EXCP);
1211     }
1212 }
1213
1214 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1215 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1216 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1217 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1218 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1219 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1220 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1221 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1222 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1223 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1224 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1225 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1226 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1227 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1228 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1229 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1230 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1231 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1232 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1233 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1234 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1235 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1236 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
1237 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1238 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1239 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1240 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1241 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1242 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1243 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1244 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1245 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1246 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1247 #define HCR_E2H       (1ULL << 34)
1248 /*
1249  * When we actually implement ARMv8.1-VHE we should add HCR_E2H to
1250  * HCR_MASK and then clear it again if the feature bit is not set in
1251  * hcr_write().
1252  */
1253 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1254
1255 #define SCR_NS                (1U << 0)
1256 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1257 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1258 #define SCR_EA                (1U << 3)
1259 #define SCR_FW                (1U << 4)
1260 #define SCR_AW                (1U << 5)
1261 #define SCR_NET               (1U << 6)
1262 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1263 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1264 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1265 #define SCR_RW                (1U << 10)
1266 #define SCR_ST                (1U << 11)
1267 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1268 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1269 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1270 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1271
1272 /* Return the current FPSCR value.  */
1273 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1274 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1275
1276 /* FPCR, Floating Point Control Register
1277  * FPSR, Floating Poiht Status Register
1278  *
1279  * For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1280  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1281  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1282  */
1283 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1284 #define FPCR_MASK 0x07ff9f00
1285
1286 #define FPCR_FZ16   (1 << 19)   /* ARMv8.2+, FP16 flush-to-zero */
1287 #define FPCR_FZ     (1 << 24)   /* Flush-to-zero enable bit */
1288 #define FPCR_DN     (1 << 25)   /* Default NaN enable bit */
1289
1290 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1291 {
1292     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1293 }
1294
1295 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1296 {
1297     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1298     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1299 }
1300
1301 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1302 {
1303     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1304 }
1305
1306 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1307 {
1308     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1309     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1310 }
1311
1312 enum arm_cpu_mode {
1313   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1314   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1315   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1316   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1317   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1318   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1319   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1320   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1321   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1322 };
1323
1324 /* VFP system registers.  */
1325 #define ARM_VFP_FPSID   0
1326 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1327 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1328 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1329 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1330 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1331 #define ARM_VFP_FPINST  9
1332 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1333
1334 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1335 #define ARM_IWMMXT_wCID  0
1336 #define ARM_IWMMXT_wCon  1
1337 #define ARM_IWMMXT_wCSSF 2
1338 #define ARM_IWMMXT_wCASF 3
1339 #define ARM_IWMMXT_wCGR0 8
1340 #define ARM_IWMMXT_wCGR1 9
1341 #define ARM_IWMMXT_wCGR2 10
1342 #define ARM_IWMMXT_wCGR3 11
1343
1344 /* V7M CCR bits */
1345 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1346 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1347 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1348 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1349 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1350 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1351 FIELD(V7M_CCR, STKOFHFNMIGN, 10, 1)
1352 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1353 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1354 FIELD(V7M_CCR, BP, 18, 1)
1355
1356 /* V7M SCR bits */
1357 FIELD(V7M_SCR, SLEEPONEXIT, 1, 1)
1358 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEP, 2, 1)
1359 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEPS, 3, 1)
1360 FIELD(V7M_SCR, SEVONPEND, 4, 1)
1361
1362 /* V7M AIRCR bits */
1363 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1364 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1365 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1366 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1367 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1368 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1369 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1370 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1371 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1372
1373 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1374 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1375 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1376 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1377 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1378 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1379 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1380
1381 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1382 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1383 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1384 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1385 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1386 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1387 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1388 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1389
1390 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1391 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1392 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1393 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1394 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1395 FIELD(V7M_CFSR, STKOF, 16 + 4, 1)
1396 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1397 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1398
1399 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1400 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1401 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1402 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1403
1404 /* V7M HFSR bits */
1405 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1406 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1407 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1408
1409 /* V7M DFSR bits */
1410 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1411 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1412 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1413 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1414 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1415
1416 /* V7M SFSR bits */
1417 FIELD(V7M_SFSR, INVEP, 0, 1)
1418 FIELD(V7M_SFSR, INVIS, 1, 1)
1419 FIELD(V7M_SFSR, INVER, 2, 1)
1420 FIELD(V7M_SFSR, AUVIOL, 3, 1)
1421 FIELD(V7M_SFSR, INVTRAN, 4, 1)
1422 FIELD(V7M_SFSR, LSPERR, 5, 1)
1423 FIELD(V7M_SFSR, SFARVALID, 6, 1)
1424 FIELD(V7M_SFSR, LSERR, 7, 1)
1425
1426 /* v7M MPU_CTRL bits */
1427 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1428 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1429 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1430
1431 /* v7M CLIDR bits */
1432 FIELD(V7M_CLIDR, CTYPE_ALL, 0, 21)
1433 FIELD(V7M_CLIDR, LOUIS, 21, 3)
1434 FIELD(V7M_CLIDR, LOC, 24, 3)
1435 FIELD(V7M_CLIDR, LOUU, 27, 3)
1436 FIELD(V7M_CLIDR, ICB, 30, 2)
1437
1438 FIELD(V7M_CSSELR, IND, 0, 1)
1439 FIELD(V7M_CSSELR, LEVEL, 1, 3)
1440 /* We use the combination of InD and Level to index into cpu->ccsidr[];
1441  * define a mask for this and check that it doesn't permit running off
1442  * the end of the array.
1443  */
1444 FIELD(V7M_CSSELR, INDEX, 0, 4)
1445
1446 QEMU_BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(((ARMCPU *)0)->ccsidr) <= R_V7M_CSSELR_INDEX_MASK);
1447
1448 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1449  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1450  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1451  */
1452 enum arm_features {
1453     ARM_FEATURE_VFP,
1454     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1455     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1456     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1457     ARM_FEATURE_V6,
1458     ARM_FEATURE_V6K,
1459     ARM_FEATURE_V7,
1460     ARM_FEATURE_THUMB2,
1461     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1462     ARM_FEATURE_VFP3,
1463     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1464     ARM_FEATURE_NEON,
1465     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1466     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1467     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1468     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1469     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1470     ARM_FEATURE_V7VE, /* v7 Virtualization Extensions (non-EL2 parts) */
1471     ARM_FEATURE_V4T,
1472     ARM_FEATURE_V5,
1473     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1474     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1475     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1476     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1477     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1478     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1479     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1480     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1481     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1482     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1483     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1484     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1485     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1486     ARM_FEATURE_V8,
1487     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1488     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1489     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1490     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1491     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1492     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1493     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1494     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1495     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1496     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1497     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1498     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1499     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1500     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1501     ARM_FEATURE_JAZELLE, /* has (trivial) Jazelle implementation */
1502     ARM_FEATURE_SVE, /* has Scalable Vector Extension */
1503     ARM_FEATURE_V8_SHA512, /* implements SHA512 part of v8 Crypto Extensions */
1504     ARM_FEATURE_V8_SHA3, /* implements SHA3 part of v8 Crypto Extensions */
1505     ARM_FEATURE_V8_SM3, /* implements SM3 part of v8 Crypto Extensions */
1506     ARM_FEATURE_V8_SM4, /* implements SM4 part of v8 Crypto Extensions */
1507     ARM_FEATURE_V8_ATOMICS, /* ARMv8.1-Atomics feature */
1508     ARM_FEATURE_V8_RDM, /* implements v8.1 simd round multiply */
1509     ARM_FEATURE_V8_DOTPROD, /* implements v8.2 simd dot product */
1510     ARM_FEATURE_V8_FP16, /* implements v8.2 half-precision float */
1511     ARM_FEATURE_V8_FCMA, /* has complex number part of v8.3 extensions.  */
1512     ARM_FEATURE_M_MAIN, /* M profile Main Extension */
1513 };
1514
1515 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1516 {
1517     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1518 }
1519
1520 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1521 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1522  * or would be following an exception return to that level.
1523  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1524  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1525  * EL or mode.
1526  */
1527 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1528 {
1529     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1530         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1531     } else {
1532         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1533          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1534          */
1535         return false;
1536     }
1537 }
1538
1539 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1540 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1541 {
1542     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1543         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1544             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1545             return true;
1546         } else if (!is_a64(env) &&
1547                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1548             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1549             return true;
1550         }
1551     }
1552     return false;
1553 }
1554
1555 /* Return true if the processor is in secure state */
1556 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1557 {
1558     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1559         return true;
1560     }
1561     return arm_is_secure_below_el3(env);
1562 }
1563
1564 #else
1565 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1566 {
1567     return false;
1568 }
1569
1570 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1571 {
1572     return false;
1573 }
1574 #endif
1575
1576 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1577 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1578 {
1579     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1580      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1581      */
1582     assert(el >= 1 && el <= 3);
1583     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1584
1585     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1586      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1587      * by bits in the SCR or HCR registers.
1588      */
1589     if (el == 3) {
1590         return aa64;
1591     }
1592
1593     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1594         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1595     }
1596
1597     if (el == 2) {
1598         return aa64;
1599     }
1600
1601     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1602         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1603     }
1604
1605     return aa64;
1606 }
1607
1608 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1609  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1610  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1611  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1612  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1613  * accesses are to the non-secure version.
1614  */
1615 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1616 {
1617     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1618                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1619                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1620
1621     return ret;
1622 }
1623
1624 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1625 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1626     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1627
1628 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1629     do {                                                \
1630         if (_secure) {                                   \
1631             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1632         } else {                                        \
1633             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1634         }                                               \
1635     } while (0)
1636
1637 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1638  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1639  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1640  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1641  */
1642 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1643     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1644                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1645
1646 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1647     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1648                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1649                        (_val))
1650
1651 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1652 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1653                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1654
1655 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1656 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1657 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1658 #else
1659 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1660 {
1661     return true;
1662 }
1663 #endif
1664 /**
1665  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1666  * @opaque: the NVIC
1667  * @irq: the exception number to mark pending
1668  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1669  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1670  * exception.
1671  *
1672  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1673  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1674  * of architecturally banked exceptions.
1675  */
1676 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1677 /**
1678  * armv7m_nvic_set_pending_derived: mark this derived exception as pending
1679  * @opaque: the NVIC
1680  * @irq: the exception number to mark pending
1681  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1682  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1683  * exception.
1684  *
1685  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for derived
1686  * exceptions (exceptions generated in the course of trying to take
1687  * a different exception).
1688  */
1689 void armv7m_nvic_set_pending_derived(void *opaque, int irq, bool secure);
1690 /**
1691  * armv7m_nvic_get_pending_irq_info: return highest priority pending
1692  *    exception, and whether it targets Secure state
1693  * @opaque: the NVIC
1694  * @pirq: set to pending exception number
1695  * @ptargets_secure: set to whether pending exception targets Secure
1696  *
1697  * This function writes the number of the highest priority pending
1698  * exception (the one which would be made active by
1699  * armv7m_nvic_acknowledge_irq()) to @pirq, and sets @ptargets_secure
1700  * to true if the current highest priority pending exception should
1701  * be taken to Secure state, false for NS.
1702  */
1703 void armv7m_nvic_get_pending_irq_info(void *opaque, int *pirq,
1704                                       bool *ptargets_secure);
1705 /**
1706  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
1707  * @opaque: the NVIC
1708  *
1709  * Move the current highest priority pending exception from the pending
1710  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
1711  * it is the exception currently being handled.
1712  */
1713 void armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1714 /**
1715  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
1716  * @opaque: the NVIC
1717  * @irq: the exception number to complete
1718  * @secure: true if this exception was secure
1719  *
1720  * Returns: -1 if the irq was not active
1721  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
1722  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
1723  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
1724  */
1725 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
1726 /**
1727  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
1728  * @opaque: the NVIC
1729  *
1730  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
1731  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
1732  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
1733  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
1734  */
1735 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
1736 /**
1737  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
1738  * priority is negative for the specified security state.
1739  * @opaque: the NVIC
1740  * @secure: the security state to test
1741  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
1742  */
1743 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1744 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
1745 #else
1746 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
1747 {
1748     return false;
1749 }
1750 #endif
1751
1752 /* Interface for defining coprocessor registers.
1753  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1754  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1755  */
1756
1757 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1758  * via an integer which encodes all of:
1759  *  coprocessor number
1760  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1761  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1762  *    or via MRRC/MCRR?)
1763  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1764  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1765  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1766  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1767  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1768  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1769  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1770  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1771  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1772  * 32 bit code on a 64 bit core).
1773  */
1774 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1775  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1776  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1777  */
1778 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1779 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1780
1781 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1782  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1783  * hashtable.
1784  */
1785 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1786 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1787
1788 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1789     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1790      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1791
1792 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1793     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1794      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1795      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1796      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1797      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1798      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1799      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1800
1801 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1802  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1803  */
1804 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1805 {
1806     uint32_t cpregid = kvmid;
1807     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1808         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1809     } else {
1810         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1811             cpregid |= (1 << 15);
1812         }
1813
1814         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1815          * entries.
1816          */
1817          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1818     }
1819     return cpregid;
1820 }
1821
1822 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1823  * 64 bit KVM register ID.
1824  */
1825 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1826 {
1827     uint64_t kvmid;
1828
1829     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1830         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1831         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1832     } else {
1833         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1834         if (cpregid & (1 << 15)) {
1835             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1836         } else {
1837             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1838         }
1839     }
1840     return kvmid;
1841 }
1842
1843 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1844  * special-behaviour cp reg and bits [11..8] indicate what behaviour
1845  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1846  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1847  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1848  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1849  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1850  * a register definition to override a previous definition for the
1851  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1852  * old must have the OVERRIDE bit set.
1853  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1854  * state which is also visible via another register, and that the other
1855  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1856  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1857  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1858  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1859  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1860  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1861  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1862  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1863  * registers which implement clocks or timers require this.
1864  */
1865 #define ARM_CP_SPECIAL           0x0001
1866 #define ARM_CP_CONST             0x0002
1867 #define ARM_CP_64BIT             0x0004
1868 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END   0x0008
1869 #define ARM_CP_OVERRIDE          0x0010
1870 #define ARM_CP_ALIAS             0x0020
1871 #define ARM_CP_IO                0x0040
1872 #define ARM_CP_NO_RAW            0x0080
1873 #define ARM_CP_NOP               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0100)
1874 #define ARM_CP_WFI               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0200)
1875 #define ARM_CP_NZCV              (ARM_CP_SPECIAL | 0x0300)
1876 #define ARM_CP_CURRENTEL         (ARM_CP_SPECIAL | 0x0400)
1877 #define ARM_CP_DC_ZVA            (ARM_CP_SPECIAL | 0x0500)
1878 #define ARM_LAST_SPECIAL         ARM_CP_DC_ZVA
1879 #define ARM_CP_FPU               0x1000
1880 #define ARM_CP_SVE               0x2000
1881 #define ARM_CP_NO_GDB            0x4000
1882 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1883 #define ARM_CP_SENTINEL          0xffff
1884 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1885 #define ARM_CP_FLAG_MASK         0x70ff
1886
1887 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1888  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1889  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1890  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1891  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1892  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1893  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1894  * the various states in some places.
1895  */
1896 enum {
1897     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1898     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1899     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1900 };
1901
1902 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1903  * attributes for a given CP register entry.
1904  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1905  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1906  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1907  * security state.
1908  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1909  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1910  * or non-secure.
1911  */
1912 enum {
1913     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1914     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1915 };
1916
1917 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1918  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1919  * of a list of registers.
1920  */
1921 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1922 {
1923     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1924         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1925             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1926 }
1927
1928 /* Access rights:
1929  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1930  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1931  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1932  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1933  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1934  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1935  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1936  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1937  * terminology a little and call this PL3.
1938  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1939  * with the ELx exception levels.
1940  *
1941  * If access permissions for a register are more complex than can be
1942  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1943  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1944  */
1945 #define PL3_R 0x80
1946 #define PL3_W 0x40
1947 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1948 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1949 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1950 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1951 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1952 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1953
1954 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1955 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1956 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1957 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1958
1959 /* Return the highest implemented Exception Level */
1960 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1961 {
1962     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1963         return 3;
1964     }
1965     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1966         return 2;
1967     }
1968     return 1;
1969 }
1970
1971 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
1972 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
1973 {
1974     return env->v7m.exception != 0;
1975 }
1976
1977 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1978  * from the ARMv7 Privilege Level).
1979  */
1980 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1981 {
1982     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1983         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
1984             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
1985     }
1986
1987     if (is_a64(env)) {
1988         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1989     }
1990
1991     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1992     case ARM_CPU_MODE_USR:
1993         return 0;
1994     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1995         return 2;
1996     case ARM_CPU_MODE_MON:
1997         return 3;
1998     default:
1999         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
2000             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
2001              * EL3
2002              */
2003             return 3;
2004         }
2005
2006         return 1;
2007     }
2008 }
2009
2010 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
2011
2012 typedef enum CPAccessResult {
2013     /* Access is permitted */
2014     CP_ACCESS_OK = 0,
2015     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
2016      * result in a categorized exception syndrome giving information about
2017      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
2018      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
2019      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
2020      */
2021     CP_ACCESS_TRAP = 1,
2022     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
2023      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
2024      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
2025      */
2026     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
2027     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
2028     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
2029     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
2030     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
2031     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
2032     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
2033     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
2034      * trapped directly to EL2 or EL3
2035      */
2036     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
2037     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
2038 } CPAccessResult;
2039
2040 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
2041  * may not raise exceptions.
2042  */
2043 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2044 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
2045                        uint64_t value);
2046 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
2047 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
2048                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
2049                                   bool isread);
2050 /* Hook function for register reset */
2051 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2052
2053 #define CP_ANY 0xff
2054
2055 /* Definition of an ARM coprocessor register */
2056 struct ARMCPRegInfo {
2057     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
2058     const char *name;
2059     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
2060      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
2061      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
2062      * will be decoded to this register. The register read and write
2063      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
2064      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
2065      * then behave differently on read/write if necessary.
2066      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
2067      * must both be zero.
2068      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
2069      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
2070      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
2071      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
2072      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
2073      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
2074      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
2075      */
2076     uint8_t cp;
2077     uint8_t crn;
2078     uint8_t crm;
2079     uint8_t opc0;
2080     uint8_t opc1;
2081     uint8_t opc2;
2082     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
2083     int state;
2084     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
2085     int type;
2086     /* Access rights: PL*_[RW] */
2087     int access;
2088     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
2089     int secure;
2090     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
2091      * this register was defined: can be used to hand data through to the
2092      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
2093      */
2094     void *opaque;
2095     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
2096      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
2097      */
2098     uint64_t resetvalue;
2099     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
2100      *
2101      * This is not needed if either:
2102      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
2103      *  2. both readfn and writefn are specified
2104      */
2105     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
2106
2107     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
2108      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
2109      * registration of a register.  During hashing the bank associated
2110      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
2111      * there on out.
2112      *
2113      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
2114      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
2115      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
2116      * use indicates that a register is banked.
2117      */
2118     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
2119
2120     /* Function for making any access checks for this register in addition to
2121      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
2122      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
2123      * translate time.
2124      */
2125     CPAccessFn *accessfn;
2126     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
2127      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
2128      * by fieldoffset.
2129      */
2130     CPReadFn *readfn;
2131     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
2132      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
2133      * by fieldoffset.
2134      */
2135     CPWriteFn *writefn;
2136     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
2137      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
2138      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2139      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
2140      */
2141     CPReadFn *raw_readfn;
2142     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
2143      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
2144      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2145      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
2146      * or similar behaviour.
2147      */
2148     CPWriteFn *raw_writefn;
2149     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
2150      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
2151      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
2152      */
2153     CPResetFn *resetfn;
2154 };
2155
2156 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
2157  * ARMCPRegInfo *ri.
2158  */
2159 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
2160     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2161 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
2162     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2163
2164 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
2165
2166 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2167                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2168 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2169                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2170 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2171 {
2172     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
2173 }
2174 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2175 {
2176     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
2177 }
2178 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
2179
2180 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
2181 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
2182                          uint64_t value);
2183 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
2184 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2185
2186 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
2187  * if fieldoffset is non zero.
2188  */
2189 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2190
2191 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
2192  * is 64 bits wide.
2193  */
2194 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
2195 {
2196     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
2197 }
2198
2199 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
2200                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
2201 {
2202     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
2203 }
2204
2205 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
2206 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2207
2208 /**
2209  * write_list_to_cpustate
2210  * @cpu: ARMCPU
2211  *
2212  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2213  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
2214  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
2215  * from incoming migration state.
2216  *
2217  * Returns: true if all register values were updated correctly,
2218  * false if some register was unknown or could not be written.
2219  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2220  * writing all registers in the list.
2221  */
2222 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
2223
2224 /**
2225  * write_cpustate_to_list:
2226  * @cpu: ARMCPU
2227  *
2228  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2229  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2230  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2231  * KVM or for outbound migration.
2232  *
2233  * Returns: true if all register values were read correctly,
2234  * false if some register was unknown or could not be read.
2235  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2236  * reading all registers in the list.
2237  */
2238 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2239
2240 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2241 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2242
2243 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2244 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2245 #else
2246 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2247  * have to support 1K tiny pages.
2248  */
2249 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2250 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2251 #endif
2252
2253 #if defined(TARGET_AARCH64)
2254 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2255 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
2256 #else
2257 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2258 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2259 #endif
2260
2261 /**
2262  * arm_hcr_el2_imo(): Return the effective value of HCR_EL2.IMO.
2263  * Depending on the values of HCR_EL2.E2H and TGE, this may be
2264  * "behaves as 1 for all purposes other than direct read/write" or
2265  * "behaves as 0 for all purposes other than direct read/write"
2266  */
2267 static inline bool arm_hcr_el2_imo(CPUARMState *env)
2268 {
2269     switch (env->cp15.hcr_el2 & (HCR_TGE | HCR_E2H)) {
2270     case HCR_TGE:
2271         return true;
2272     case HCR_TGE | HCR_E2H:
2273         return false;
2274     default:
2275         return env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO;
2276     }
2277 }
2278
2279 /**
2280  * arm_hcr_el2_fmo(): Return the effective value of HCR_EL2.FMO.
2281  */
2282 static inline bool arm_hcr_el2_fmo(CPUARMState *env)
2283 {
2284     switch (env->cp15.hcr_el2 & (HCR_TGE | HCR_E2H)) {
2285     case HCR_TGE:
2286         return true;
2287     case HCR_TGE | HCR_E2H:
2288         return false;
2289     default:
2290         return env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO;
2291     }
2292 }
2293
2294 /**
2295  * arm_hcr_el2_amo(): Return the effective value of HCR_EL2.AMO.
2296  */
2297 static inline bool arm_hcr_el2_amo(CPUARMState *env)
2298 {
2299     switch (env->cp15.hcr_el2 & (HCR_TGE | HCR_E2H)) {
2300     case HCR_TGE:
2301         return true;
2302     case HCR_TGE | HCR_E2H:
2303         return false;
2304     default:
2305         return env->cp15.hcr_el2 & HCR_AMO;
2306     }
2307 }
2308
2309 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2310                                      unsigned int target_el)
2311 {
2312     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2313     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2314     bool secure = arm_is_secure(env);
2315     bool pstate_unmasked;
2316     int8_t unmasked = 0;
2317
2318     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2319      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2320      * pending.
2321      */
2322     if (cur_el > target_el) {
2323         return false;
2324     }
2325
2326     switch (excp_idx) {
2327     case EXCP_FIQ:
2328         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2329         break;
2330
2331     case EXCP_IRQ:
2332         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2333         break;
2334
2335     case EXCP_VFIQ:
2336         if (secure || !arm_hcr_el2_fmo(env) || (env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE)) {
2337             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2338             return false;
2339         }
2340         return !(env->daif & PSTATE_F);
2341     case EXCP_VIRQ:
2342         if (secure || !arm_hcr_el2_imo(env) || (env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE)) {
2343             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2344             return false;
2345         }
2346         return !(env->daif & PSTATE_I);
2347     default:
2348         g_assert_not_reached();
2349     }
2350
2351     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2352      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2353      * interrupt.
2354      */
2355     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2356         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2357         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2358             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2359              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2360              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2361              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2362              */
2363             if (target_el == 3 || !secure) {
2364                 unmasked = 1;
2365             }
2366         } else {
2367             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2368              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2369              * routing but also change the behaviour of masking.
2370              */
2371             bool hcr, scr;
2372
2373             switch (excp_idx) {
2374             case EXCP_FIQ:
2375                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2376                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2377                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2378                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2379                  * below.
2380                  */
2381                 hcr = arm_hcr_el2_fmo(env);
2382                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2383
2384                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2385                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2386                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2387                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2388                  */
2389                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2390                 break;
2391             case EXCP_IRQ:
2392                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2393                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2394                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2395                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2396                  * affect here.
2397                  */
2398                 hcr = arm_hcr_el2_imo(env);
2399                 scr = false;
2400                 break;
2401             default:
2402                 g_assert_not_reached();
2403             }
2404
2405             if ((scr || hcr) && !secure) {
2406                 unmasked = 1;
2407             }
2408         }
2409     }
2410
2411     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2412      * ability above.
2413      */
2414     return unmasked || pstate_unmasked;
2415 }
2416
2417 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2418 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2419 #define CPU_RESOLVING_TYPE TYPE_ARM_CPU
2420
2421 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2422 #define cpu_list arm_cpu_list
2423
2424 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2425  *
2426  * If EL3 is 64-bit:
2427  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2428  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2429  *  + NonSecure EL2
2430  *  + Secure EL1 & EL0
2431  *  + Secure EL3
2432  * If EL3 is 32-bit:
2433  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2434  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2435  *  + NonSecure PL2
2436  *  + Secure PL0 & PL1
2437  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2438  *
2439  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2440  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2441  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2442  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2443  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2444  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2445  *     architecturally permitted]
2446  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2447  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2448  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2449  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2450  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2451  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2452  *     and they can't both be active at the same time.
2453  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2454  *
2455  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2456  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2457  * NS EL2 (aka NS PL2)
2458  * S EL3 (aka S PL1)
2459  * S EL0 (aka S PL0)
2460  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2461  * NS EL0+1 stage 2
2462  *
2463  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2464  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2465  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2466  *
2467  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2468  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2469  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2470  *
2471  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2472  * They have the following different MMU indexes:
2473  *  User
2474  *  Privileged
2475  *  User, execution priority negative (ie the MPU HFNMIENA bit may apply)
2476  *  Privileged, execution priority negative (ditto)
2477  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2478  *  Secure User
2479  *  Secure Privileged
2480  *  Secure User, execution priority negative
2481  *  Secure Privileged, execution priority negative
2482  *
2483  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2484  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2485  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2486  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2487  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2488  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2489  * the same for any particular CPU.
2490  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2491  * index values are in variables of type 'int'.
2492  *
2493  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2494  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2495  * valid for doing slow path page table walks.
2496  *
2497  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2498  * of the AT/ATS operations.
2499  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2500  * For M profile we arrange them to have a bit for priv, a bit for negpri
2501  * and a bit for secure.
2502  */
2503 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2504 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2505 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2506
2507 /* meanings of the bits for M profile mmu idx values */
2508 #define ARM_MMU_IDX_M_PRIV 0x1
2509 #define ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI 0x2
2510 #define ARM_MMU_IDX_M_S 0x4
2511
2512 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2513 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2514
2515 typedef enum ARMMMUIdx {
2516     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2517     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2518     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2519     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2520     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2521     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2522     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2523     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2524     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2525     ARMMMUIdx_MUserNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2526     ARMMMUIdx_MPrivNegPri = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2527     ARMMMUIdx_MSUser = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2528     ARMMMUIdx_MSPriv = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2529     ARMMMUIdx_MSUserNegPri = 6 | ARM_MMU_IDX_M,
2530     ARMMMUIdx_MSPrivNegPri = 7 | ARM_MMU_IDX_M,
2531     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2532      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2533      */
2534     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2535     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2536 } ARMMMUIdx;
2537
2538 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2539  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2540  */
2541 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2542     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2543     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2544     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2545     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2546     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2547     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2548     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2549     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2550     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2551     ARMMMUIdxBit_MUserNegPri = 1 << 2,
2552     ARMMMUIdxBit_MPrivNegPri = 1 << 3,
2553     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 4,
2554     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 5,
2555     ARMMMUIdxBit_MSUserNegPri = 1 << 6,
2556     ARMMMUIdxBit_MSPrivNegPri = 1 << 7,
2557 } ARMMMUIdxBit;
2558
2559 #define MMU_USER_IDX 0
2560
2561 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2562 {
2563     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2564 }
2565
2566 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2567 {
2568     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2569         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2570     } else {
2571         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2572     }
2573 }
2574
2575 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2576 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2577 {
2578     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2579     case ARM_MMU_IDX_A:
2580         return mmu_idx & 3;
2581     case ARM_MMU_IDX_M:
2582         return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2583     default:
2584         g_assert_not_reached();
2585     }
2586 }
2587
2588 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security and
2589  * privilege state
2590  */
2591 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(CPUARMState *env,
2592                                                               bool secstate,
2593                                                               bool priv)
2594 {
2595     ARMMMUIdx mmu_idx = ARM_MMU_IDX_M;
2596
2597     if (priv) {
2598         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2599     }
2600
2601     if (armv7m_nvic_neg_prio_requested(env->nvic, secstate)) {
2602         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI;
2603     }
2604
2605     if (secstate) {
2606         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_S;
2607     }
2608
2609     return mmu_idx;
2610 }
2611
2612 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security state */
2613 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(CPUARMState *env,
2614                                                      bool secstate)
2615 {
2616     bool priv = arm_current_el(env) != 0;
2617
2618     return arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(env, secstate, priv);
2619 }
2620
2621 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
2622 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
2623 {
2624     int el = arm_current_el(env);
2625
2626     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2627         ARMMMUIdx mmu_idx = arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(env, env->v7m.secure);
2628
2629         return arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx);
2630     }
2631
2632     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
2633         return arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx_S1SE0 + el);
2634     }
2635     return el;
2636 }
2637
2638 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2639 typedef enum ARMASIdx {
2640     ARMASIdx_NS = 0,
2641     ARMASIdx_S = 1,
2642 } ARMASIdx;
2643
2644 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2645 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2646 {
2647     bool secure = arm_is_secure(env);
2648     bool route_to_el2 = false;
2649
2650     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2651         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2652                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2653     }
2654
2655     if (route_to_el2) {
2656         return 2;
2657     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2658                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2659         return 3;
2660     } else {
2661         return 1;
2662     }
2663 }
2664
2665 static inline bool arm_v7m_csselr_razwi(ARMCPU *cpu)
2666 {
2667     /* If all the CLIDR.Ctypem bits are 0 there are no caches, and
2668      * CSSELR is RAZ/WI.
2669      */
2670     return (cpu->clidr & R_V7M_CLIDR_CTYPE_ALL_MASK) != 0;
2671 }
2672
2673 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2674 {
2675     if (arm_is_secure(env)) {
2676         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2677         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2678             || arm_current_el(env) == 3) {
2679             return false;
2680         }
2681     }
2682
2683     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2684         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2685             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2686             return false;
2687         }
2688     }
2689     return true;
2690 }
2691
2692 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2693 {
2694     int el = arm_current_el(env);
2695
2696     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2697         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2698     }
2699
2700     if (arm_is_secure(env)) {
2701         int spd;
2702
2703         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2704             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2705              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2706              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2707              */
2708             return true;
2709         }
2710
2711         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2712         switch (spd) {
2713         case 1:
2714             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2715         case 0:
2716             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2717              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2718              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2719              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2720              */
2721             return true;
2722         case 2:
2723             return false;
2724         case 3:
2725             return true;
2726         }
2727     }
2728
2729     return el != 2;
2730 }
2731
2732 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2733  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2734  *    if UsingAArch32() then
2735  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2736  *    else
2737  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2738  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2739  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2740  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2741  * always return the same value.
2742  *
2743  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2744  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2745  */
2746 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2747 {
2748     if (env->aarch64) {
2749         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2750     } else {
2751         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2752     }
2753 }
2754
2755 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2756  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2757  */
2758 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2759 {
2760     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2761         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2762         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2763 }
2764
2765 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2766 {
2767     return
2768         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2769          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2770          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2771          */
2772 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2773         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2774 #endif
2775         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2776 }
2777
2778 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2779 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2780 {
2781     int cur_el;
2782
2783     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2784     if (!is_a64(env)) {
2785         return
2786 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2787             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2788              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2789              * and stores are done little endian but from addresses which
2790              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2791              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2792              * SCTLR.B.
2793              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2794              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2795              * difference), and so we need to use a data access endianness
2796              * that depends on SCTLR.B.
2797              */
2798             arm_sctlr_b(env) ||
2799 #endif
2800                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2801     }
2802
2803     cur_el = arm_current_el(env);
2804
2805     if (cur_el == 0) {
2806         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2807     }
2808
2809     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2810 }
2811
2812 #include "exec/cpu-all.h"
2813
2814 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2815  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2816  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2817  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2818  */
2819 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2820 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2821 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2822 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2823 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2824 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2825 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2826 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2827 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2828 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2829 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2830
2831 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2832 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2833 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2834 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2835 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2836 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2837 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2838 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2839 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2840 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2841 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2842 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2843 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2844 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2845  * checks on the other bits at runtime
2846  */
2847 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2848 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2849 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2850  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2851  * the same thing as the current security state of the processor!
2852  */
2853 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2854 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2855 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2856 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2857 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
2858 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT    21
2859 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2860 /* For M profile only, whether we should generate stack-limit checks */
2861 #define ARM_TBFLAG_STACKCHECK_SHIFT 22
2862 #define ARM_TBFLAG_STACKCHECK_MASK  (1 << ARM_TBFLAG_STACKCHECK_SHIFT)
2863
2864 /* Bit usage when in AArch64 state */
2865 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2866 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2867 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2868 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2869 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT  2
2870 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2871 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT    4
2872 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK     (0xf << ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2873
2874 /* some convenience accessor macros */
2875 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2876     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2877 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2878     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2879 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2880     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2881 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2882     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2883 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2884     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2885 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2886     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2887 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2888     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2889 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2890     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2891 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2892     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2893 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2894     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2895 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2896     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2897 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2898     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2899 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2900     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2901 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2902     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2903 #define ARM_TBFLAG_HANDLER(F) \
2904     (((F) & ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK) >> ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2905 #define ARM_TBFLAG_STACKCHECK(F) \
2906     (((F) & ARM_TBFLAG_STACKCHECK_MASK) >> ARM_TBFLAG_STACKCHECK_SHIFT)
2907 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2908     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2909 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2910     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2911 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL(F) \
2912     (((F) & ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2913 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN(F) \
2914     (((F) & ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2915
2916 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2917 {
2918 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2919     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2920      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2921      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2922      */
2923     return
2924 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2925         1 ^
2926 #endif
2927         sctlr_b;
2928 #else
2929     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2930      * doing swaps that need to be reversed
2931      */
2932     return 0;
2933 #endif
2934 }
2935
2936 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2937 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2938 {
2939     return
2940 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2941        1 ^
2942 #endif
2943        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2944 }
2945 #endif
2946
2947 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2948 /**
2949  * arm_regime_tbi0:
2950  * @env: CPUARMState
2951  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2952  *
2953  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2954  *
2955  * Returns: the TBI0 value.
2956  */
2957 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2958
2959 /**
2960  * arm_regime_tbi1:
2961  * @env: CPUARMState
2962  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2963  *
2964  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2965  *
2966  * Returns: the TBI1 value.
2967  */
2968 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2969 #else
2970 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2971 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2972 {
2973     return 0;
2974 }
2975
2976 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2977 {
2978     return 0;
2979 }
2980 #endif
2981
2982 void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2983                           target_ulong *cs_base, uint32_t *flags);
2984
2985 enum {
2986     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2987     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2988     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2989 };
2990
2991 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2992 /* Return the address space index to use for a memory access */
2993 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2994 {
2995     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2996 }
2997
2998 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2999  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
3000  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
3001  */
3002 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
3003 {
3004     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
3005 }
3006 #endif
3007
3008 /**
3009  * arm_register_pre_el_change_hook:
3010  * Register a hook function which will be called immediately before this
3011  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
3012  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
3013  * to this function when the hook was registered.
3014  *
3015  * Note that if a pre-change hook is called, any registered post-change hooks
3016  * are guaranteed to subsequently be called.
3017  */
3018 void arm_register_pre_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHookFn *hook,
3019                                  void *opaque);
3020 /**
3021  * arm_register_el_change_hook:
3022  * Register a hook function which will be called immediately after this
3023  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
3024  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
3025  * to this function when the hook was registered.
3026  *
3027  * Note that any registered hooks registered here are guaranteed to be called
3028  * if pre-change hooks have been.
3029  */
3030 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHookFn *hook, void
3031         *opaque);
3032
3033 /**
3034  * aa32_vfp_dreg:
3035  * Return a pointer to the Dn register within env in 32-bit mode.
3036  */
3037 static inline uint64_t *aa32_vfp_dreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3038 {
3039     return &env->vfp.zregs[regno >> 1].d[regno & 1];
3040 }
3041
3042 /**
3043  * aa32_vfp_qreg:
3044  * Return a pointer to the Qn register within env in 32-bit mode.
3045  */
3046 static inline uint64_t *aa32_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3047 {
3048     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
3049 }
3050
3051 /**
3052  * aa64_vfp_qreg:
3053  * Return a pointer to the Qn register within env in 64-bit mode.
3054  */
3055 static inline uint64_t *aa64_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3056 {
3057     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
3058 }
3059
3060 /* Shared between translate-sve.c and sve_helper.c.  */
3061 extern const uint64_t pred_esz_masks[4];
3062
3063 #endif
This page took 0.185265 seconds and 4 git commands to generate.