]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
target/arm/cpu.h: update comment for half-precision values
[qemu.git] / target / arm / cpu.h
1 /*
2  * ARM virtual CPU header
3  *
4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 #ifndef ARM_CPU_H
21 #define ARM_CPU_H
22
23 #include "kvm-consts.h"
24 #include "hw/registerfields.h"
25
26 #if defined(TARGET_AARCH64)
27   /* AArch64 definitions */
28 #  define TARGET_LONG_BITS 64
29 #else
30 #  define TARGET_LONG_BITS 32
31 #endif
32
33 /* ARM processors have a weak memory model */
34 #define TCG_GUEST_DEFAULT_MO      (0)
35
36 #define CPUArchState struct CPUARMState
37
38 #include "qemu-common.h"
39 #include "cpu-qom.h"
40 #include "exec/cpu-defs.h"
41
42 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
43 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
44 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
45 #define EXCP_DATA_ABORT      4
46 #define EXCP_IRQ             5
47 #define EXCP_FIQ             6
48 #define EXCP_BKPT            7
49 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
50 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
51 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
52 #define EXCP_HYP_TRAP       12
53 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
54 #define EXCP_VIRQ           14
55 #define EXCP_VFIQ           15
56 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
57 #define EXCP_NOCP           17   /* v7M NOCP UsageFault */
58 #define EXCP_INVSTATE       18   /* v7M INVSTATE UsageFault */
59 /* NB: add new EXCP_ defines to the array in arm_log_exception() too */
60
61 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
62 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
63 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
64 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
65 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
66 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
67 #define ARMV7M_EXCP_SECURE  7
68 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
69 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
70 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
71 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
72
73 /* For M profile, some registers are banked secure vs non-secure;
74  * these are represented as a 2-element array where the first element
75  * is the non-secure copy and the second is the secure copy.
76  * When the CPU does not have implement the security extension then
77  * only the first element is used.
78  * This means that the copy for the current security state can be
79  * accessed via env->registerfield[env->v7m.secure] (whether the security
80  * extension is implemented or not).
81  */
82 enum {
83     M_REG_NS = 0,
84     M_REG_S = 1,
85     M_REG_NUM_BANKS = 2,
86 };
87
88 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
89 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
90 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
91 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
92
93 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
94  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
95  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
96  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
97  * significant half of a uint64_t struct member.
98  */
99 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
100 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
101 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
102 #else
103 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
104 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
105 #endif
106
107 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
108 #define ARM_CPU_IRQ 0
109 #define ARM_CPU_FIQ 1
110 #define ARM_CPU_VIRQ 2
111 #define ARM_CPU_VFIQ 3
112
113 #define NB_MMU_MODES 8
114 /* ARM-specific extra insn start words:
115  * 1: Conditional execution bits
116  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
117  */
118 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
119
120 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
121  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
122  * help the sleb128 encoder do a better job.
123  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
124  */
125 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
126 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
127
128 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
129    precision respectively.
130    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
131    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
132    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
133    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
134  */
135
136 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
137 typedef struct ARMGenericTimer {
138     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
139     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
140 } ARMGenericTimer;
141
142 #define GTIMER_PHYS 0
143 #define GTIMER_VIRT 1
144 #define GTIMER_HYP  2
145 #define GTIMER_SEC  3
146 #define NUM_GTIMERS 4
147
148 typedef struct {
149     uint64_t raw_tcr;
150     uint32_t mask;
151     uint32_t base_mask;
152 } TCR;
153
154 /* Define a maximum sized vector register.
155  * For 32-bit, this is a 128-bit NEON/AdvSIMD register.
156  * For 64-bit, this is a 2048-bit SVE register.
157  *
158  * Note that the mapping between S, D, and Q views of the register bank
159  * differs between AArch64 and AArch32.
160  * In AArch32:
161  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
162  *  Dn = regs[n / 2].d[n & 1]
163  *  Sn = regs[n / 4].d[n % 4 / 2],
164  *       bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
165  *       (and regs[16] to regs[31] are inaccessible)
166  * In AArch64:
167  *  Zn = regs[n].d[*]
168  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
169  *  Dn = regs[n].d[0]
170  *  Sn = regs[n].d[0] bits 31..0
171  *  Hn = regs[n].d[0] bits 15..0
172  *
173  * This corresponds to the architecturally defined mapping between
174  * the two execution states, and means we do not need to explicitly
175  * map these registers when changing states.
176  *
177  * Align the data for use with TCG host vector operations.
178  */
179
180 #ifdef TARGET_AARCH64
181 # define ARM_MAX_VQ    16
182 #else
183 # define ARM_MAX_VQ    1
184 #endif
185
186 typedef struct ARMVectorReg {
187     uint64_t d[2 * ARM_MAX_VQ] QEMU_ALIGNED(16);
188 } ARMVectorReg;
189
190 /* In AArch32 mode, predicate registers do not exist at all.  */
191 #ifdef TARGET_AARCH64
192 typedef struct ARMPredicateReg {
193     uint64_t p[2 * ARM_MAX_VQ / 8] QEMU_ALIGNED(16);
194 } ARMPredicateReg;
195 #endif
196
197
198 typedef struct CPUARMState {
199     /* Regs for current mode.  */
200     uint32_t regs[16];
201
202     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
203      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
204      * instead of having a complicated union.
205      */
206     /* Regs for A64 mode.  */
207     uint64_t xregs[32];
208     uint64_t pc;
209     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
210      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
211      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
212      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
213      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
214      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
215      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
216      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
217      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
218      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
219      */
220     uint32_t pstate;
221     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
222
223     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
224        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
225        the whole CPSR.  */
226     uint32_t uncached_cpsr;
227     uint32_t spsr;
228
229     /* Banked registers.  */
230     uint64_t banked_spsr[8];
231     uint32_t banked_r13[8];
232     uint32_t banked_r14[8];
233
234     /* These hold r8-r12.  */
235     uint32_t usr_regs[5];
236     uint32_t fiq_regs[5];
237
238     /* cpsr flag cache for faster execution */
239     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
240     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
241     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
242     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
243     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
244     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
245     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
246     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
247     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
248
249     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
250     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
251
252     /* System control coprocessor (cp15) */
253     struct {
254         uint32_t c0_cpuid;
255         union { /* Cache size selection */
256             struct {
257                 uint64_t _unused_csselr0;
258                 uint64_t csselr_ns;
259                 uint64_t _unused_csselr1;
260                 uint64_t csselr_s;
261             };
262             uint64_t csselr_el[4];
263         };
264         union { /* System control register. */
265             struct {
266                 uint64_t _unused_sctlr;
267                 uint64_t sctlr_ns;
268                 uint64_t hsctlr;
269                 uint64_t sctlr_s;
270             };
271             uint64_t sctlr_el[4];
272         };
273         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
274         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
275         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
276         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
277         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
278         union { /* MMU translation table base 0. */
279             struct {
280                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
281                 uint64_t ttbr0_ns;
282                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
283                 uint64_t ttbr0_s;
284             };
285             uint64_t ttbr0_el[4];
286         };
287         union { /* MMU translation table base 1. */
288             struct {
289                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
290                 uint64_t ttbr1_ns;
291                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
292                 uint64_t ttbr1_s;
293             };
294             uint64_t ttbr1_el[4];
295         };
296         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
297         /* MMU translation table base control. */
298         TCR tcr_el[4];
299         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
300         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
301         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
302         union { /* MMU domain access control register
303                  * MPU write buffer control.
304                  */
305             struct {
306                 uint64_t dacr_ns;
307                 uint64_t dacr_s;
308             };
309             struct {
310                 uint64_t dacr32_el2;
311             };
312         };
313         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
314         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
315         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
316         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
317         union { /* Fault status registers.  */
318             struct {
319                 uint64_t ifsr_ns;
320                 uint64_t ifsr_s;
321             };
322             struct {
323                 uint64_t ifsr32_el2;
324             };
325         };
326         union {
327             struct {
328                 uint64_t _unused_dfsr;
329                 uint64_t dfsr_ns;
330                 uint64_t hsr;
331                 uint64_t dfsr_s;
332             };
333             uint64_t esr_el[4];
334         };
335         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
336         union { /* Fault address registers. */
337             struct {
338                 uint64_t _unused_far0;
339 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
340                 uint32_t ifar_ns;
341                 uint32_t dfar_ns;
342                 uint32_t ifar_s;
343                 uint32_t dfar_s;
344 #else
345                 uint32_t dfar_ns;
346                 uint32_t ifar_ns;
347                 uint32_t dfar_s;
348                 uint32_t ifar_s;
349 #endif
350                 uint64_t _unused_far3;
351             };
352             uint64_t far_el[4];
353         };
354         uint64_t hpfar_el2;
355         uint64_t hstr_el2;
356         union { /* Translation result. */
357             struct {
358                 uint64_t _unused_par_0;
359                 uint64_t par_ns;
360                 uint64_t _unused_par_1;
361                 uint64_t par_s;
362             };
363             uint64_t par_el[4];
364         };
365
366         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
367         uint32_t c9_data;
368         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
369         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
370         uint32_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
371         uint32_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
372         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
373         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
374         union { /* Memory attribute redirection */
375             struct {
376 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
377                 uint64_t _unused_mair_0;
378                 uint32_t mair1_ns;
379                 uint32_t mair0_ns;
380                 uint64_t _unused_mair_1;
381                 uint32_t mair1_s;
382                 uint32_t mair0_s;
383 #else
384                 uint64_t _unused_mair_0;
385                 uint32_t mair0_ns;
386                 uint32_t mair1_ns;
387                 uint64_t _unused_mair_1;
388                 uint32_t mair0_s;
389                 uint32_t mair1_s;
390 #endif
391             };
392             uint64_t mair_el[4];
393         };
394         union { /* vector base address register */
395             struct {
396                 uint64_t _unused_vbar;
397                 uint64_t vbar_ns;
398                 uint64_t hvbar;
399                 uint64_t vbar_s;
400             };
401             uint64_t vbar_el[4];
402         };
403         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
404         struct { /* FCSE PID. */
405             uint32_t fcseidr_ns;
406             uint32_t fcseidr_s;
407         };
408         union { /* Context ID. */
409             struct {
410                 uint64_t _unused_contextidr_0;
411                 uint64_t contextidr_ns;
412                 uint64_t _unused_contextidr_1;
413                 uint64_t contextidr_s;
414             };
415             uint64_t contextidr_el[4];
416         };
417         union { /* User RW Thread register. */
418             struct {
419                 uint64_t tpidrurw_ns;
420                 uint64_t tpidrprw_ns;
421                 uint64_t htpidr;
422                 uint64_t _tpidr_el3;
423             };
424             uint64_t tpidr_el[4];
425         };
426         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
427         uint64_t tpidrurw_s;
428         uint64_t tpidrprw_s;
429         uint64_t tpidruro_s;
430
431         union { /* User RO Thread register. */
432             uint64_t tpidruro_ns;
433             uint64_t tpidrro_el[1];
434         };
435         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
436         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
437         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
438         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
439         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
440         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
441         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
442         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
443         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
444         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
445         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
446         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
447         uint32_t c15_power_diagnostic;
448         uint32_t c15_power_control; /* power control */
449         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
450         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
451         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
452         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
453         uint64_t mdscr_el1;
454         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
455         uint64_t mdcr_el2;
456         uint64_t mdcr_el3;
457         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
458          * was reset. Otherwise it stores the counter value
459          */
460         uint64_t c15_ccnt;
461         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
462         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
463         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
464     } cp15;
465
466     struct {
467         /* M profile has up to 4 stack pointers:
468          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
469          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
470          * the security extension then it has only two SPs.)
471          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
472          * and the non-active SP for the current security state in
473          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
474          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
475          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
476          * when we change security state.
477          */
478         uint32_t other_sp;
479         uint32_t other_ss_msp;
480         uint32_t other_ss_psp;
481         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
482         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
483         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
484         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
485         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
486         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
487         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
488         uint32_t sfsr; /* Secure Fault Status Register */
489         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
490         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
491         uint32_t sfar; /* Secure Fault Address Register */
492         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
493         int exception;
494         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
495         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
496         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
497         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
498         uint32_t csselr[M_REG_NUM_BANKS];
499         uint32_t scr[M_REG_NUM_BANKS];
500         uint32_t msplim[M_REG_NUM_BANKS];
501         uint32_t psplim[M_REG_NUM_BANKS];
502     } v7m;
503
504     /* Information associated with an exception about to be taken:
505      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
506      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
507      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
508      * entry process.
509      */
510     struct {
511         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
512         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
513         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
514         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
515         /* If we implement EL2 we will also need to store information
516          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
517          */
518     } exception;
519
520     /* Thumb-2 EE state.  */
521     uint32_t teecr;
522     uint32_t teehbr;
523
524     /* VFP coprocessor state.  */
525     struct {
526         ARMVectorReg zregs[32];
527
528 #ifdef TARGET_AARCH64
529         /* Store FFR as pregs[16] to make it easier to treat as any other.  */
530         ARMPredicateReg pregs[17];
531 #endif
532
533         uint32_t xregs[16];
534         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
535         int vec_len;
536         int vec_stride;
537
538         /* scratch space when Tn are not sufficient.  */
539         uint32_t scratch[8];
540
541         /* fp_status is the "normal" fp status. standard_fp_status retains
542          * values corresponding to the ARM "Standard FPSCR Value", ie
543          * default-NaN, flush-to-zero, round-to-nearest and is used by
544          * any operations (generally Neon) which the architecture defines
545          * as controlled by the standard FPSCR value rather than the FPSCR.
546          *
547          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
548          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
549          * OR of the flags in the two fp statuses. This relies on the
550          * only thing which needs to read the exception flags being
551          * an explicit FPSCR read.
552          */
553         float_status fp_status;
554         float_status standard_fp_status;
555
556         /* ZCR_EL[1-3] */
557         uint64_t zcr_el[4];
558     } vfp;
559     uint64_t exclusive_addr;
560     uint64_t exclusive_val;
561     uint64_t exclusive_high;
562
563     /* iwMMXt coprocessor state.  */
564     struct {
565         uint64_t regs[16];
566         uint64_t val;
567
568         uint32_t cregs[16];
569     } iwmmxt;
570
571 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
572     /* For usermode syscall translation.  */
573     int eabi;
574 #endif
575
576     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
577     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
578
579     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
580     struct {} end_reset_fields;
581
582     CPU_COMMON
583
584     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
585
586     /* Internal CPU feature flags.  */
587     uint64_t features;
588
589     /* PMSAv7 MPU */
590     struct {
591         uint32_t *drbar;
592         uint32_t *drsr;
593         uint32_t *dracr;
594         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
595     } pmsav7;
596
597     /* PMSAv8 MPU */
598     struct {
599         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
600          * and state:
601          *  pmsav7.rnr (region number register)
602          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
603          */
604         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
605         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
606         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
607         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
608     } pmsav8;
609
610     /* v8M SAU */
611     struct {
612         uint32_t *rbar;
613         uint32_t *rlar;
614         uint32_t rnr;
615         uint32_t ctrl;
616     } sau;
617
618     void *nvic;
619     const struct arm_boot_info *boot_info;
620     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
621     void *gicv3state;
622 } CPUARMState;
623
624 /**
625  * ARMELChangeHook:
626  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
627  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
628  */
629 typedef void ARMELChangeHook(ARMCPU *cpu, void *opaque);
630
631
632 /* These values map onto the return values for
633  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
634 typedef enum ARMPSCIState {
635     PSCI_ON = 0,
636     PSCI_OFF = 1,
637     PSCI_ON_PENDING = 2
638 } ARMPSCIState;
639
640 /**
641  * ARMCPU:
642  * @env: #CPUARMState
643  *
644  * An ARM CPU core.
645  */
646 struct ARMCPU {
647     /*< private >*/
648     CPUState parent_obj;
649     /*< public >*/
650
651     CPUARMState env;
652
653     /* Coprocessor information */
654     GHashTable *cp_regs;
655     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
656      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
657      * we use these arrays.
658      */
659     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
660      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
661      */
662     uint64_t *cpreg_indexes;
663     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
664     uint64_t *cpreg_values;
665     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
666     int32_t cpreg_array_len;
667     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
668      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
669      * to the working data structures above.
670      */
671     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
672     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
673     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
674
675     /* Timers used by the generic (architected) timer */
676     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
677     /* GPIO outputs for generic timer */
678     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
679     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
680     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
681     /* GPIO output for the PMU interrupt */
682     qemu_irq pmu_interrupt;
683
684     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
685     MemoryRegion *secure_memory;
686
687     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
688     const char *dtb_compatible;
689
690     /* PSCI version for this CPU
691      * Bits[31:16] = Major Version
692      * Bits[15:0] = Minor Version
693      */
694     uint32_t psci_version;
695
696     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
697     bool start_powered_off;
698
699     /* Current power state, access guarded by BQL */
700     ARMPSCIState power_state;
701
702     /* CPU has virtualization extension */
703     bool has_el2;
704     /* CPU has security extension */
705     bool has_el3;
706     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
707     bool has_pmu;
708
709     /* CPU has memory protection unit */
710     bool has_mpu;
711     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
712     uint32_t pmsav7_dregion;
713     /* v8M SAU number of supported regions */
714     uint32_t sau_sregion;
715
716     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
717      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
718      */
719     uint32_t psci_conduit;
720
721     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
722      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
723      */
724     uint32_t kvm_target;
725
726     /* KVM init features for this CPU */
727     uint32_t kvm_init_features[7];
728
729     /* Uniprocessor system with MP extensions */
730     bool mp_is_up;
731
732     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
733      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
734      * various constant registers and reset values of non-constant
735      * registers.
736      * Some of these might become QOM properties eventually.
737      * Field names match the official register names as defined in the
738      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
739      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
740      * prefix means a constant register.
741      */
742     uint32_t midr;
743     uint32_t revidr;
744     uint32_t reset_fpsid;
745     uint32_t mvfr0;
746     uint32_t mvfr1;
747     uint32_t mvfr2;
748     uint32_t ctr;
749     uint32_t reset_sctlr;
750     uint32_t id_pfr0;
751     uint32_t id_pfr1;
752     uint32_t id_dfr0;
753     uint32_t pmceid0;
754     uint32_t pmceid1;
755     uint32_t id_afr0;
756     uint32_t id_mmfr0;
757     uint32_t id_mmfr1;
758     uint32_t id_mmfr2;
759     uint32_t id_mmfr3;
760     uint32_t id_mmfr4;
761     uint32_t id_isar0;
762     uint32_t id_isar1;
763     uint32_t id_isar2;
764     uint32_t id_isar3;
765     uint32_t id_isar4;
766     uint32_t id_isar5;
767     uint64_t id_aa64pfr0;
768     uint64_t id_aa64pfr1;
769     uint64_t id_aa64dfr0;
770     uint64_t id_aa64dfr1;
771     uint64_t id_aa64afr0;
772     uint64_t id_aa64afr1;
773     uint64_t id_aa64isar0;
774     uint64_t id_aa64isar1;
775     uint64_t id_aa64mmfr0;
776     uint64_t id_aa64mmfr1;
777     uint32_t dbgdidr;
778     uint32_t clidr;
779     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
780     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
781      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
782      */
783     uint32_t ccsidr[16];
784     uint64_t reset_cbar;
785     uint32_t reset_auxcr;
786     bool reset_hivecs;
787     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
788     uint32_t dcz_blocksize;
789     uint64_t rvbar;
790
791     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
792     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
793     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
794     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
795
796     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
797      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
798      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
799      * architecture version.
800      */
801     bool cfgend;
802
803     ARMELChangeHook *el_change_hook;
804     void *el_change_hook_opaque;
805
806     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
807
808     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
809     uint8_t device_irq_level;
810 };
811
812 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
813 {
814     return container_of(env, ARMCPU, env);
815 }
816
817 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
818
819 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
820
821 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
822
823 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
824 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
825 #endif
826
827 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
828 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
829 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
830
831 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
832                         int flags);
833
834 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
835                                          MemTxAttrs *attrs);
836
837 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
838 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
839
840 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
841                              int cpuid, void *opaque);
842 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
843                              int cpuid, void *opaque);
844
845 #ifdef TARGET_AARCH64
846 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
847 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
848 #endif
849
850 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
851 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
852 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
853
854 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
855 {
856     return env->aarch64;
857 }
858
859 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
860    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
861    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
862 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
863                            void *puc);
864
865 /**
866  * pmccntr_sync
867  * @env: CPUARMState
868  *
869  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
870  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
871  * The function is used to swap the state of the register if required.
872  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
873  */
874 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
875
876 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
877  * versions of the architecture; in that case we define constants
878  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
879  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
880  * is the architectural version it expects.
881  */
882 #define SCTLR_M       (1U << 0)
883 #define SCTLR_A       (1U << 1)
884 #define SCTLR_C       (1U << 2)
885 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
886 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
887 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
888 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
889 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
890 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
891 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
892 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
893 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
894 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
895 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
896 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
897 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
898 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
899 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
900 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
901 #define SCTLR_I       (1U << 12)
902 #define SCTLR_V       (1U << 13)
903 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
904 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
905 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
906 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
907 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
908 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
909 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
910 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
911 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
912 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
913 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
914 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
915 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
916 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
917 #define SCTLR_U       (1U << 22)
918 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
919 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
920 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
921 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
922 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
923 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
924 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
925 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
926 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
927 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
928
929 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
930 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
931 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
932 #define CPTR_TZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL2 */
933 #define CPTR_EZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL3 */
934
935 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
936 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
937 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
938 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
939 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
940 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
941 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
942 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
943 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
944 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
945 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
946 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
947
948 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
949 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
950
951 #define CPSR_M (0x1fU)
952 #define CPSR_T (1U << 5)
953 #define CPSR_F (1U << 6)
954 #define CPSR_I (1U << 7)
955 #define CPSR_A (1U << 8)
956 #define CPSR_E (1U << 9)
957 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
958 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
959 #define CPSR_IL (1U << 20)
960 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
961  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
962  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
963  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
964  */
965 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
966 #define CPSR_J (1U << 24)
967 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
968 #define CPSR_Q (1U << 27)
969 #define CPSR_V (1U << 28)
970 #define CPSR_C (1U << 29)
971 #define CPSR_Z (1U << 30)
972 #define CPSR_N (1U << 31)
973 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
974 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
975
976 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
977 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
978     | CPSR_NZCV)
979 /* Bits writable in user mode.  */
980 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
981 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
982 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
983 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
984 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
985
986 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
987 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
988 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
989 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
990 #define XPSR_GE CPSR_GE
991 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
992 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
993 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
994 #define XPSR_Q CPSR_Q
995 #define XPSR_V CPSR_V
996 #define XPSR_C CPSR_C
997 #define XPSR_Z CPSR_Z
998 #define XPSR_N CPSR_N
999 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
1000 #define XPSR_IT CPSR_IT
1001
1002 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
1003 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
1004 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
1005 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
1006 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
1007 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
1008 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
1009 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
1010 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
1011 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
1012 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
1013 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
1014 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
1015 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
1016 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
1017
1018 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
1019  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
1020  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
1021  */
1022 #define PSTATE_SP (1U)
1023 #define PSTATE_M (0xFU)
1024 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
1025 #define PSTATE_F (1U << 6)
1026 #define PSTATE_I (1U << 7)
1027 #define PSTATE_A (1U << 8)
1028 #define PSTATE_D (1U << 9)
1029 #define PSTATE_IL (1U << 20)
1030 #define PSTATE_SS (1U << 21)
1031 #define PSTATE_V (1U << 28)
1032 #define PSTATE_C (1U << 29)
1033 #define PSTATE_Z (1U << 30)
1034 #define PSTATE_N (1U << 31)
1035 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
1036 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
1037 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
1038 /* Mode values for AArch64 */
1039 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
1040 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
1041 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
1042 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
1043 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
1044 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
1045 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
1046
1047 /* Write a new value to v7m.exception, thus transitioning into or out
1048  * of Handler mode; this may result in a change of active stack pointer.
1049  */
1050 void write_v7m_exception(CPUARMState *env, uint32_t new_exc);
1051
1052 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
1053 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
1054 {
1055     return (el << 2) | handler;
1056 }
1057
1058 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1059  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1060  * the 32 bit decoder.
1061  */
1062 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1063 {
1064     int ZF;
1065
1066     ZF = (env->ZF == 0);
1067     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1068         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1069         | env->pstate | env->daif;
1070 }
1071
1072 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1073 {
1074     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1075     env->NF = val;
1076     env->CF = (val >> 29) & 1;
1077     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1078     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1079     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1080 }
1081
1082 /* Return the current CPSR value.  */
1083 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1084
1085 typedef enum CPSRWriteType {
1086     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1087     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1088     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1089     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1090 } CPSRWriteType;
1091
1092 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1093 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1094                 CPSRWriteType write_type);
1095
1096 /* Return the current xPSR value.  */
1097 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1098 {
1099     int ZF;
1100     ZF = (env->ZF == 0);
1101     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1102         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1103         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1104         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1105         | env->v7m.exception;
1106 }
1107
1108 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1109 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1110 {
1111     if (mask & XPSR_NZCV) {
1112         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1113         env->NF = val;
1114         env->CF = (val >> 29) & 1;
1115         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1116     }
1117     if (mask & XPSR_Q) {
1118         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1119     }
1120     if (mask & XPSR_T) {
1121         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1122     }
1123     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1124         env->condexec_bits &= ~3;
1125         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1126     }
1127     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1128         env->condexec_bits &= 3;
1129         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1130     }
1131     if (mask & XPSR_EXCP) {
1132         /* Note that this only happens on exception exit */
1133         write_v7m_exception(env, val & XPSR_EXCP);
1134     }
1135 }
1136
1137 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1138 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1139 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1140 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1141 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1142 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1143 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1144 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1145 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1146 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1147 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1148 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1149 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1150 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1151 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1152 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1153 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1154 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1155 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1156 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1157 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1158 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1159 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
1160 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1161 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1162 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1163 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1164 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1165 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1166 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1167 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1168 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1169 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1170 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1171
1172 #define SCR_NS                (1U << 0)
1173 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1174 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1175 #define SCR_EA                (1U << 3)
1176 #define SCR_FW                (1U << 4)
1177 #define SCR_AW                (1U << 5)
1178 #define SCR_NET               (1U << 6)
1179 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1180 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1181 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1182 #define SCR_RW                (1U << 10)
1183 #define SCR_ST                (1U << 11)
1184 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1185 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1186 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1187 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1188
1189 /* Return the current FPSCR value.  */
1190 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1191 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1192
1193 /* For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1194  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1195  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1196  */
1197 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1198 #define FPCR_MASK 0x07f79f00
1199 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1200 {
1201     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1202 }
1203
1204 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1205 {
1206     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1207     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1208 }
1209
1210 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1211 {
1212     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1213 }
1214
1215 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1216 {
1217     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1218     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1219 }
1220
1221 enum arm_cpu_mode {
1222   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1223   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1224   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1225   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1226   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1227   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1228   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1229   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1230   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1231 };
1232
1233 /* VFP system registers.  */
1234 #define ARM_VFP_FPSID   0
1235 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1236 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1237 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1238 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1239 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1240 #define ARM_VFP_FPINST  9
1241 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1242
1243 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1244 #define ARM_IWMMXT_wCID         0
1245 #define ARM_IWMMXT_wCon         1
1246 #define ARM_IWMMXT_wCSSF        2
1247 #define ARM_IWMMXT_wCASF        3
1248 #define ARM_IWMMXT_wCGR0        8
1249 #define ARM_IWMMXT_wCGR1        9
1250 #define ARM_IWMMXT_wCGR2        10
1251 #define ARM_IWMMXT_wCGR3        11
1252
1253 /* V7M CCR bits */
1254 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1255 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1256 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1257 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1258 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1259 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1260 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1261 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1262
1263 /* V7M SCR bits */
1264 FIELD(V7M_SCR, SLEEPONEXIT, 1, 1)
1265 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEP, 2, 1)
1266 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEPS, 3, 1)
1267 FIELD(V7M_SCR, SEVONPEND, 4, 1)
1268
1269 /* V7M AIRCR bits */
1270 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1271 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1272 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1273 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1274 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1275 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1276 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1277 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1278 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1279
1280 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1281 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1282 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1283 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1284 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1285 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1286 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1287
1288 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1289 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1290 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1291 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1292 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1293 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1294 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1295 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1296
1297 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1298 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1299 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1300 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1301 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1302 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1303 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1304
1305 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1306 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1307 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1308 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1309
1310 /* V7M HFSR bits */
1311 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1312 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1313 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1314
1315 /* V7M DFSR bits */
1316 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1317 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1318 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1319 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1320 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1321
1322 /* V7M SFSR bits */
1323 FIELD(V7M_SFSR, INVEP, 0, 1)
1324 FIELD(V7M_SFSR, INVIS, 1, 1)
1325 FIELD(V7M_SFSR, INVER, 2, 1)
1326 FIELD(V7M_SFSR, AUVIOL, 3, 1)
1327 FIELD(V7M_SFSR, INVTRAN, 4, 1)
1328 FIELD(V7M_SFSR, LSPERR, 5, 1)
1329 FIELD(V7M_SFSR, SFARVALID, 6, 1)
1330 FIELD(V7M_SFSR, LSERR, 7, 1)
1331
1332 /* v7M MPU_CTRL bits */
1333 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1334 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1335 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1336
1337 /* v7M CLIDR bits */
1338 FIELD(V7M_CLIDR, CTYPE_ALL, 0, 21)
1339 FIELD(V7M_CLIDR, LOUIS, 21, 3)
1340 FIELD(V7M_CLIDR, LOC, 24, 3)
1341 FIELD(V7M_CLIDR, LOUU, 27, 3)
1342 FIELD(V7M_CLIDR, ICB, 30, 2)
1343
1344 FIELD(V7M_CSSELR, IND, 0, 1)
1345 FIELD(V7M_CSSELR, LEVEL, 1, 3)
1346 /* We use the combination of InD and Level to index into cpu->ccsidr[];
1347  * define a mask for this and check that it doesn't permit running off
1348  * the end of the array.
1349  */
1350 FIELD(V7M_CSSELR, INDEX, 0, 4)
1351
1352 QEMU_BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(((ARMCPU *)0)->ccsidr) <= R_V7M_CSSELR_INDEX_MASK);
1353
1354 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1355  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1356  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1357  */
1358 enum arm_features {
1359     ARM_FEATURE_VFP,
1360     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1361     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1362     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1363     ARM_FEATURE_V6,
1364     ARM_FEATURE_V6K,
1365     ARM_FEATURE_V7,
1366     ARM_FEATURE_THUMB2,
1367     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1368     ARM_FEATURE_VFP3,
1369     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1370     ARM_FEATURE_NEON,
1371     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1372     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1373     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1374     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1375     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1376     ARM_FEATURE_V4T,
1377     ARM_FEATURE_V5,
1378     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1379     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1380     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1381     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1382     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1383     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1384     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1385     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1386     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1387     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1388     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1389     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1390     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1391     ARM_FEATURE_V8,
1392     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1393     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1394     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1395     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1396     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1397     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1398     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1399     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1400     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1401     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1402     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1403     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1404     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1405     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1406     ARM_FEATURE_JAZELLE, /* has (trivial) Jazelle implementation */
1407     ARM_FEATURE_SVE, /* has Scalable Vector Extension */
1408     ARM_FEATURE_V8_SHA512, /* implements SHA512 part of v8 Crypto Extensions */
1409     ARM_FEATURE_V8_SHA3, /* implements SHA3 part of v8 Crypto Extensions */
1410     ARM_FEATURE_V8_SM3, /* implements SM3 part of v8 Crypto Extensions */
1411     ARM_FEATURE_V8_SM4, /* implements SM4 part of v8 Crypto Extensions */
1412     ARM_FEATURE_V8_FP16, /* implements v8.2 half-precision float */
1413 };
1414
1415 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1416 {
1417     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1418 }
1419
1420 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1421 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1422  * or would be following an exception return to that level.
1423  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1424  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1425  * EL or mode.
1426  */
1427 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1428 {
1429     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1430         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1431     } else {
1432         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1433          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1434          */
1435         return false;
1436     }
1437 }
1438
1439 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1440 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1441 {
1442     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1443         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1444             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1445             return true;
1446         } else if (!is_a64(env) &&
1447                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1448             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1449             return true;
1450         }
1451     }
1452     return false;
1453 }
1454
1455 /* Return true if the processor is in secure state */
1456 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1457 {
1458     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1459         return true;
1460     }
1461     return arm_is_secure_below_el3(env);
1462 }
1463
1464 #else
1465 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1466 {
1467     return false;
1468 }
1469
1470 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1471 {
1472     return false;
1473 }
1474 #endif
1475
1476 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1477 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1478 {
1479     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1480      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1481      */
1482     assert(el >= 1 && el <= 3);
1483     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1484
1485     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1486      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1487      * by bits in the SCR or HCR registers.
1488      */
1489     if (el == 3) {
1490         return aa64;
1491     }
1492
1493     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1494         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1495     }
1496
1497     if (el == 2) {
1498         return aa64;
1499     }
1500
1501     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1502         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1503     }
1504
1505     return aa64;
1506 }
1507
1508 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1509  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1510  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1511  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1512  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1513  * accesses are to the non-secure version.
1514  */
1515 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1516 {
1517     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1518                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1519                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1520
1521     return ret;
1522 }
1523
1524 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1525 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1526     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1527
1528 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1529     do {                                                \
1530         if (_secure) {                                   \
1531             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1532         } else {                                        \
1533             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1534         }                                               \
1535     } while (0)
1536
1537 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1538  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1539  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1540  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1541  */
1542 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1543     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1544                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1545
1546 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1547     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1548                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1549                        (_val))
1550
1551 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1552 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1553                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1554
1555 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1556 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1557 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1558 #else
1559 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1560 {
1561     return true;
1562 }
1563 #endif
1564 /**
1565  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1566  * @opaque: the NVIC
1567  * @irq: the exception number to mark pending
1568  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1569  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1570  * exception.
1571  *
1572  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1573  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1574  * of architecturally banked exceptions.
1575  */
1576 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1577 /**
1578  * armv7m_nvic_set_pending_derived: mark this derived exception as pending
1579  * @opaque: the NVIC
1580  * @irq: the exception number to mark pending
1581  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1582  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1583  * exception.
1584  *
1585  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for derived
1586  * exceptions (exceptions generated in the course of trying to take
1587  * a different exception).
1588  */
1589 void armv7m_nvic_set_pending_derived(void *opaque, int irq, bool secure);
1590 /**
1591  * armv7m_nvic_get_pending_irq_info: return highest priority pending
1592  *    exception, and whether it targets Secure state
1593  * @opaque: the NVIC
1594  * @pirq: set to pending exception number
1595  * @ptargets_secure: set to whether pending exception targets Secure
1596  *
1597  * This function writes the number of the highest priority pending
1598  * exception (the one which would be made active by
1599  * armv7m_nvic_acknowledge_irq()) to @pirq, and sets @ptargets_secure
1600  * to true if the current highest priority pending exception should
1601  * be taken to Secure state, false for NS.
1602  */
1603 void armv7m_nvic_get_pending_irq_info(void *opaque, int *pirq,
1604                                       bool *ptargets_secure);
1605 /**
1606  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
1607  * @opaque: the NVIC
1608  *
1609  * Move the current highest priority pending exception from the pending
1610  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
1611  * it is the exception currently being handled.
1612  */
1613 void armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1614 /**
1615  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
1616  * @opaque: the NVIC
1617  * @irq: the exception number to complete
1618  * @secure: true if this exception was secure
1619  *
1620  * Returns: -1 if the irq was not active
1621  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
1622  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
1623  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
1624  */
1625 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
1626 /**
1627  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
1628  * @opaque: the NVIC
1629  *
1630  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
1631  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
1632  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
1633  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
1634  */
1635 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
1636 /**
1637  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
1638  * priority is negative for the specified security state.
1639  * @opaque: the NVIC
1640  * @secure: the security state to test
1641  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
1642  */
1643 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1644 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
1645 #else
1646 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
1647 {
1648     return false;
1649 }
1650 #endif
1651
1652 /* Interface for defining coprocessor registers.
1653  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1654  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1655  */
1656
1657 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1658  * via an integer which encodes all of:
1659  *  coprocessor number
1660  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1661  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1662  *    or via MRRC/MCRR?)
1663  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1664  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1665  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1666  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1667  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1668  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1669  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1670  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1671  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1672  * 32 bit code on a 64 bit core).
1673  */
1674 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1675  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1676  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1677  */
1678 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1679 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1680
1681 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1682  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1683  * hashtable.
1684  */
1685 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1686 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1687
1688 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1689     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1690      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1691
1692 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1693     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1694      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1695      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1696      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1697      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1698      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1699      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1700
1701 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1702  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1703  */
1704 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1705 {
1706     uint32_t cpregid = kvmid;
1707     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1708         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1709     } else {
1710         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1711             cpregid |= (1 << 15);
1712         }
1713
1714         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1715          * entries.
1716          */
1717          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1718     }
1719     return cpregid;
1720 }
1721
1722 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1723  * 64 bit KVM register ID.
1724  */
1725 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1726 {
1727     uint64_t kvmid;
1728
1729     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1730         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1731         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1732     } else {
1733         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1734         if (cpregid & (1 << 15)) {
1735             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1736         } else {
1737             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1738         }
1739     }
1740     return kvmid;
1741 }
1742
1743 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1744  * special-behaviour cp reg and bits [11..8] indicate what behaviour
1745  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1746  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1747  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1748  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1749  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1750  * a register definition to override a previous definition for the
1751  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1752  * old must have the OVERRIDE bit set.
1753  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1754  * state which is also visible via another register, and that the other
1755  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1756  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1757  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1758  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1759  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1760  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1761  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1762  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1763  * registers which implement clocks or timers require this.
1764  */
1765 #define ARM_CP_SPECIAL           0x0001
1766 #define ARM_CP_CONST             0x0002
1767 #define ARM_CP_64BIT             0x0004
1768 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END   0x0008
1769 #define ARM_CP_OVERRIDE          0x0010
1770 #define ARM_CP_ALIAS             0x0020
1771 #define ARM_CP_IO                0x0040
1772 #define ARM_CP_NO_RAW            0x0080
1773 #define ARM_CP_NOP               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0100)
1774 #define ARM_CP_WFI               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0200)
1775 #define ARM_CP_NZCV              (ARM_CP_SPECIAL | 0x0300)
1776 #define ARM_CP_CURRENTEL         (ARM_CP_SPECIAL | 0x0400)
1777 #define ARM_CP_DC_ZVA            (ARM_CP_SPECIAL | 0x0500)
1778 #define ARM_LAST_SPECIAL         ARM_CP_DC_ZVA
1779 #define ARM_CP_FPU               0x1000
1780 #define ARM_CP_SVE               0x2000
1781 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1782 #define ARM_CP_SENTINEL          0xffff
1783 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1784 #define ARM_CP_FLAG_MASK         0x30ff
1785
1786 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1787  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1788  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1789  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1790  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1791  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1792  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1793  * the various states in some places.
1794  */
1795 enum {
1796     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1797     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1798     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1799 };
1800
1801 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1802  * attributes for a given CP register entry.
1803  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1804  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1805  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1806  * security state.
1807  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1808  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1809  * or non-secure.
1810  */
1811 enum {
1812     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1813     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1814 };
1815
1816 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1817  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1818  * of a list of registers.
1819  */
1820 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1821 {
1822     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1823         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1824             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1825 }
1826
1827 /* Access rights:
1828  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1829  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1830  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1831  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1832  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1833  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1834  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1835  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1836  * terminology a little and call this PL3.
1837  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1838  * with the ELx exception levels.
1839  *
1840  * If access permissions for a register are more complex than can be
1841  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1842  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1843  */
1844 #define PL3_R 0x80
1845 #define PL3_W 0x40
1846 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1847 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1848 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1849 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1850 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1851 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1852
1853 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1854 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1855 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1856 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1857
1858 /* Return the highest implemented Exception Level */
1859 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1860 {
1861     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1862         return 3;
1863     }
1864     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1865         return 2;
1866     }
1867     return 1;
1868 }
1869
1870 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
1871 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
1872 {
1873     return env->v7m.exception != 0;
1874 }
1875
1876 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1877  * from the ARMv7 Privilege Level).
1878  */
1879 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1880 {
1881     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1882         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
1883             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
1884     }
1885
1886     if (is_a64(env)) {
1887         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1888     }
1889
1890     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1891     case ARM_CPU_MODE_USR:
1892         return 0;
1893     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1894         return 2;
1895     case ARM_CPU_MODE_MON:
1896         return 3;
1897     default:
1898         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
1899             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
1900              * EL3
1901              */
1902             return 3;
1903         }
1904
1905         return 1;
1906     }
1907 }
1908
1909 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
1910
1911 typedef enum CPAccessResult {
1912     /* Access is permitted */
1913     CP_ACCESS_OK = 0,
1914     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
1915      * result in a categorized exception syndrome giving information about
1916      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
1917      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
1918      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
1919      */
1920     CP_ACCESS_TRAP = 1,
1921     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
1922      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
1923      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
1924      */
1925     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
1926     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1927     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
1928     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
1929     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1930     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
1931     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
1932     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
1933      * trapped directly to EL2 or EL3
1934      */
1935     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
1936     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
1937 } CPAccessResult;
1938
1939 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
1940  * may not raise exceptions.
1941  */
1942 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1943 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
1944                        uint64_t value);
1945 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
1946 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
1947                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
1948                                   bool isread);
1949 /* Hook function for register reset */
1950 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1951
1952 #define CP_ANY 0xff
1953
1954 /* Definition of an ARM coprocessor register */
1955 struct ARMCPRegInfo {
1956     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
1957     const char *name;
1958     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
1959      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
1960      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
1961      * will be decoded to this register. The register read and write
1962      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
1963      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
1964      * then behave differently on read/write if necessary.
1965      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
1966      * must both be zero.
1967      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
1968      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
1969      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
1970      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
1971      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
1972      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
1973      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
1974      */
1975     uint8_t cp;
1976     uint8_t crn;
1977     uint8_t crm;
1978     uint8_t opc0;
1979     uint8_t opc1;
1980     uint8_t opc2;
1981     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
1982     int state;
1983     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
1984     int type;
1985     /* Access rights: PL*_[RW] */
1986     int access;
1987     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
1988     int secure;
1989     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
1990      * this register was defined: can be used to hand data through to the
1991      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
1992      */
1993     void *opaque;
1994     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
1995      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
1996      */
1997     uint64_t resetvalue;
1998     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
1999      *
2000      * This is not needed if either:
2001      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
2002      *  2. both readfn and writefn are specified
2003      */
2004     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
2005
2006     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
2007      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
2008      * registration of a register.  During hashing the bank associated
2009      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
2010      * there on out.
2011      *
2012      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
2013      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
2014      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
2015      * use indicates that a register is banked.
2016      */
2017     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
2018
2019     /* Function for making any access checks for this register in addition to
2020      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
2021      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
2022      * translate time.
2023      */
2024     CPAccessFn *accessfn;
2025     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
2026      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
2027      * by fieldoffset.
2028      */
2029     CPReadFn *readfn;
2030     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
2031      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
2032      * by fieldoffset.
2033      */
2034     CPWriteFn *writefn;
2035     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
2036      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
2037      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2038      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
2039      */
2040     CPReadFn *raw_readfn;
2041     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
2042      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
2043      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2044      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
2045      * or similar behaviour.
2046      */
2047     CPWriteFn *raw_writefn;
2048     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
2049      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
2050      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
2051      */
2052     CPResetFn *resetfn;
2053 };
2054
2055 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
2056  * ARMCPRegInfo *ri.
2057  */
2058 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
2059     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2060 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
2061     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2062
2063 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
2064
2065 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2066                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2067 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2068                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2069 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2070 {
2071     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
2072 }
2073 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2074 {
2075     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
2076 }
2077 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
2078
2079 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
2080 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
2081                          uint64_t value);
2082 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
2083 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2084
2085 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
2086  * if fieldoffset is non zero.
2087  */
2088 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2089
2090 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
2091  * is 64 bits wide.
2092  */
2093 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
2094 {
2095     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
2096 }
2097
2098 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
2099                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
2100 {
2101     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
2102 }
2103
2104 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
2105 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2106
2107 /**
2108  * write_list_to_cpustate
2109  * @cpu: ARMCPU
2110  *
2111  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2112  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
2113  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
2114  * from incoming migration state.
2115  *
2116  * Returns: true if all register values were updated correctly,
2117  * false if some register was unknown or could not be written.
2118  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2119  * writing all registers in the list.
2120  */
2121 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
2122
2123 /**
2124  * write_cpustate_to_list:
2125  * @cpu: ARMCPU
2126  *
2127  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2128  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2129  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2130  * KVM or for outbound migration.
2131  *
2132  * Returns: true if all register values were read correctly,
2133  * false if some register was unknown or could not be read.
2134  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2135  * reading all registers in the list.
2136  */
2137 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2138
2139 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2140 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2141
2142 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2143 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2144 #else
2145 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2146  * have to support 1K tiny pages.
2147  */
2148 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2149 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2150 #endif
2151
2152 #if defined(TARGET_AARCH64)
2153 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2154 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
2155 #else
2156 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2157 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2158 #endif
2159
2160 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2161                                      unsigned int target_el)
2162 {
2163     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2164     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2165     bool secure = arm_is_secure(env);
2166     bool pstate_unmasked;
2167     int8_t unmasked = 0;
2168
2169     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2170      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2171      * pending.
2172      */
2173     if (cur_el > target_el) {
2174         return false;
2175     }
2176
2177     switch (excp_idx) {
2178     case EXCP_FIQ:
2179         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2180         break;
2181
2182     case EXCP_IRQ:
2183         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2184         break;
2185
2186     case EXCP_VFIQ:
2187         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO)) {
2188             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2189             return false;
2190         }
2191         return !(env->daif & PSTATE_F);
2192     case EXCP_VIRQ:
2193         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO)) {
2194             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2195             return false;
2196         }
2197         return !(env->daif & PSTATE_I);
2198     default:
2199         g_assert_not_reached();
2200     }
2201
2202     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2203      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2204      * interrupt.
2205      */
2206     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2207         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2208         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2209             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2210              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2211              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2212              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2213              */
2214             if (target_el == 3 || !secure) {
2215                 unmasked = 1;
2216             }
2217         } else {
2218             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2219              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2220              * routing but also change the behaviour of masking.
2221              */
2222             bool hcr, scr;
2223
2224             switch (excp_idx) {
2225             case EXCP_FIQ:
2226                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2227                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2228                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2229                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2230                  * below.
2231                  */
2232                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO);
2233                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2234
2235                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2236                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2237                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2238                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2239                  */
2240                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2241                 break;
2242             case EXCP_IRQ:
2243                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2244                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2245                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2246                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2247                  * affect here.
2248                  */
2249                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO);
2250                 scr = false;
2251                 break;
2252             default:
2253                 g_assert_not_reached();
2254             }
2255
2256             if ((scr || hcr) && !secure) {
2257                 unmasked = 1;
2258             }
2259         }
2260     }
2261
2262     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2263      * ability above.
2264      */
2265     return unmasked || pstate_unmasked;
2266 }
2267
2268 #define cpu_init(cpu_model) cpu_generic_init(TYPE_ARM_CPU, cpu_model)
2269
2270 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2271 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2272
2273 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2274 #define cpu_list arm_cpu_list
2275
2276 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2277  *
2278  * If EL3 is 64-bit:
2279  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2280  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2281  *  + NonSecure EL2
2282  *  + Secure EL1 & EL0
2283  *  + Secure EL3
2284  * If EL3 is 32-bit:
2285  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2286  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2287  *  + NonSecure PL2
2288  *  + Secure PL0 & PL1
2289  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2290  *
2291  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2292  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2293  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2294  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2295  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2296  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2297  *     architecturally permitted]
2298  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2299  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2300  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2301  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2302  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2303  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2304  *     and they can't both be active at the same time.
2305  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2306  *
2307  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2308  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2309  * NS EL2 (aka NS PL2)
2310  * S EL3 (aka S PL1)
2311  * S EL0 (aka S PL0)
2312  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2313  * NS EL0+1 stage 2
2314  *
2315  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2316  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2317  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2318  *
2319  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2320  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2321  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2322  *
2323  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2324  * They have the following different MMU indexes:
2325  *  User
2326  *  Privileged
2327  *  User, execution priority negative (ie the MPU HFNMIENA bit may apply)
2328  *  Privileged, execution priority negative (ditto)
2329  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2330  *  Secure User
2331  *  Secure Privileged
2332  *  Secure User, execution priority negative
2333  *  Secure Privileged, execution priority negative
2334  *
2335  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2336  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2337  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2338  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2339  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2340  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2341  * the same for any particular CPU.
2342  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2343  * index values are in variables of type 'int'.
2344  *
2345  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2346  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2347  * valid for doing slow path page table walks.
2348  *
2349  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2350  * of the AT/ATS operations.
2351  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2352  * For M profile we arrange them to have a bit for priv, a bit for negpri
2353  * and a bit for secure.
2354  */
2355 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2356 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2357 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2358
2359 /* meanings of the bits for M profile mmu idx values */
2360 #define ARM_MMU_IDX_M_PRIV 0x1
2361 #define ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI 0x2
2362 #define ARM_MMU_IDX_M_S 0x4
2363
2364 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2365 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2366
2367 typedef enum ARMMMUIdx {
2368     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2369     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2370     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2371     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2372     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2373     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2374     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2375     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2376     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2377     ARMMMUIdx_MUserNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2378     ARMMMUIdx_MPrivNegPri = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2379     ARMMMUIdx_MSUser = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2380     ARMMMUIdx_MSPriv = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2381     ARMMMUIdx_MSUserNegPri = 6 | ARM_MMU_IDX_M,
2382     ARMMMUIdx_MSPrivNegPri = 7 | ARM_MMU_IDX_M,
2383     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2384      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2385      */
2386     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2387     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2388 } ARMMMUIdx;
2389
2390 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2391  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2392  */
2393 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2394     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2395     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2396     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2397     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2398     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2399     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2400     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2401     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2402     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2403     ARMMMUIdxBit_MUserNegPri = 1 << 2,
2404     ARMMMUIdxBit_MPrivNegPri = 1 << 3,
2405     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 4,
2406     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 5,
2407     ARMMMUIdxBit_MSUserNegPri = 1 << 6,
2408     ARMMMUIdxBit_MSPrivNegPri = 1 << 7,
2409 } ARMMMUIdxBit;
2410
2411 #define MMU_USER_IDX 0
2412
2413 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2414 {
2415     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2416 }
2417
2418 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2419 {
2420     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2421         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2422     } else {
2423         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2424     }
2425 }
2426
2427 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2428 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2429 {
2430     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2431     case ARM_MMU_IDX_A:
2432         return mmu_idx & 3;
2433     case ARM_MMU_IDX_M:
2434         return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2435     default:
2436         g_assert_not_reached();
2437     }
2438 }
2439
2440 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security and
2441  * privilege state
2442  */
2443 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(CPUARMState *env,
2444                                                               bool secstate,
2445                                                               bool priv)
2446 {
2447     ARMMMUIdx mmu_idx = ARM_MMU_IDX_M;
2448
2449     if (priv) {
2450         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2451     }
2452
2453     if (armv7m_nvic_neg_prio_requested(env->nvic, secstate)) {
2454         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI;
2455     }
2456
2457     if (secstate) {
2458         mmu_idx |= ARM_MMU_IDX_M_S;
2459     }
2460
2461     return mmu_idx;
2462 }
2463
2464 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security state */
2465 static inline ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(CPUARMState *env,
2466                                                      bool secstate)
2467 {
2468     bool priv = arm_current_el(env) != 0;
2469
2470     return arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(env, secstate, priv);
2471 }
2472
2473 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
2474 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
2475 {
2476     int el = arm_current_el(env);
2477
2478     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2479         ARMMMUIdx mmu_idx = arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(env, env->v7m.secure);
2480
2481         return arm_to_core_mmu_idx(mmu_idx);
2482     }
2483
2484     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
2485         return arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx_S1SE0 + el);
2486     }
2487     return el;
2488 }
2489
2490 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2491 typedef enum ARMASIdx {
2492     ARMASIdx_NS = 0,
2493     ARMASIdx_S = 1,
2494 } ARMASIdx;
2495
2496 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2497 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2498 {
2499     bool secure = arm_is_secure(env);
2500     bool route_to_el2 = false;
2501
2502     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2503         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2504                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2505     }
2506
2507     if (route_to_el2) {
2508         return 2;
2509     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2510                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2511         return 3;
2512     } else {
2513         return 1;
2514     }
2515 }
2516
2517 static inline bool arm_v7m_csselr_razwi(ARMCPU *cpu)
2518 {
2519     /* If all the CLIDR.Ctypem bits are 0 there are no caches, and
2520      * CSSELR is RAZ/WI.
2521      */
2522     return (cpu->clidr & R_V7M_CLIDR_CTYPE_ALL_MASK) != 0;
2523 }
2524
2525 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2526 {
2527     if (arm_is_secure(env)) {
2528         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2529         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2530             || arm_current_el(env) == 3) {
2531             return false;
2532         }
2533     }
2534
2535     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2536         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2537             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2538             return false;
2539         }
2540     }
2541     return true;
2542 }
2543
2544 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2545 {
2546     int el = arm_current_el(env);
2547
2548     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2549         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2550     }
2551
2552     if (arm_is_secure(env)) {
2553         int spd;
2554
2555         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2556             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2557              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2558              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2559              */
2560             return true;
2561         }
2562
2563         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2564         switch (spd) {
2565         case 1:
2566             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2567         case 0:
2568             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2569              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2570              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2571              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2572              */
2573             return true;
2574         case 2:
2575             return false;
2576         case 3:
2577             return true;
2578         }
2579     }
2580
2581     return el != 2;
2582 }
2583
2584 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2585  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2586  *    if UsingAArch32() then
2587  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2588  *    else
2589  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2590  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2591  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2592  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2593  * always return the same value.
2594  *
2595  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2596  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2597  */
2598 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2599 {
2600     if (env->aarch64) {
2601         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2602     } else {
2603         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2604     }
2605 }
2606
2607 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2608  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2609  */
2610 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2611 {
2612     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2613         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2614         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2615 }
2616
2617 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2618 {
2619     return
2620         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2621          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2622          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2623          */
2624 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2625         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2626 #endif
2627         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2628 }
2629
2630 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2631 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2632 {
2633     int cur_el;
2634
2635     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2636     if (!is_a64(env)) {
2637         return
2638 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2639             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2640              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2641              * and stores are done little endian but from addresses which
2642              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2643              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2644              * SCTLR.B.
2645              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2646              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2647              * difference), and so we need to use a data access endianness
2648              * that depends on SCTLR.B.
2649              */
2650             arm_sctlr_b(env) ||
2651 #endif
2652                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2653     }
2654
2655     cur_el = arm_current_el(env);
2656
2657     if (cur_el == 0) {
2658         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2659     }
2660
2661     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2662 }
2663
2664 #include "exec/cpu-all.h"
2665
2666 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2667  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2668  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2669  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2670  */
2671 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2672 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2673 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2674 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2675 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2676 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2677 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2678 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2679 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2680 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2681 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2682
2683 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2684 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2685 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2686 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2687 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2688 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2689 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2690 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2691 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2692 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2693 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2694 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2695 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2696 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2697  * checks on the other bits at runtime
2698  */
2699 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2700 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2701 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2702  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2703  * the same thing as the current security state of the processor!
2704  */
2705 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2706 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2707 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2708 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2709 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
2710 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT    21
2711 #define ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2712
2713 /* Bit usage when in AArch64 state */
2714 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2715 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2716 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2717 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2718 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT  2
2719 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2720 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT    4
2721 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK     (0xf << ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2722
2723 /* some convenience accessor macros */
2724 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2725     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2726 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2727     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2728 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2729     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2730 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2731     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2732 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2733     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2734 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2735     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2736 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2737     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2738 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2739     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2740 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2741     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2742 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2743     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2744 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2745     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2746 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2747     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2748 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2749     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2750 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2751     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2752 #define ARM_TBFLAG_HANDLER(F) \
2753     (((F) & ARM_TBFLAG_HANDLER_MASK) >> ARM_TBFLAG_HANDLER_SHIFT)
2754 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2755     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2756 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2757     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2758 #define ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL(F) \
2759     (((F) & ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_SVEEXC_EL_SHIFT)
2760 #define ARM_TBFLAG_ZCR_LEN(F) \
2761     (((F) & ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_ZCR_LEN_SHIFT)
2762
2763 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2764 {
2765 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2766     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2767      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2768      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2769      */
2770     return
2771 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2772         1 ^
2773 #endif
2774         sctlr_b;
2775 #else
2776     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2777      * doing swaps that need to be reversed
2778      */
2779     return 0;
2780 #endif
2781 }
2782
2783 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2784 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2785 {
2786     return
2787 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2788        1 ^
2789 #endif
2790        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2791 }
2792 #endif
2793
2794 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2795 /**
2796  * arm_regime_tbi0:
2797  * @env: CPUARMState
2798  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2799  *
2800  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2801  *
2802  * Returns: the TBI0 value.
2803  */
2804 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2805
2806 /**
2807  * arm_regime_tbi1:
2808  * @env: CPUARMState
2809  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2810  *
2811  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2812  *
2813  * Returns: the TBI1 value.
2814  */
2815 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2816 #else
2817 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2818 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2819 {
2820     return 0;
2821 }
2822
2823 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2824 {
2825     return 0;
2826 }
2827 #endif
2828
2829 void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2830                           target_ulong *cs_base, uint32_t *flags);
2831
2832 enum {
2833     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2834     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2835     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2836 };
2837
2838 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2839 /* Return the address space index to use for a memory access */
2840 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2841 {
2842     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2843 }
2844
2845 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2846  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
2847  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
2848  */
2849 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2850 {
2851     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
2852 }
2853 #endif
2854
2855 /**
2856  * arm_register_el_change_hook:
2857  * Register a hook function which will be called back whenever this
2858  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
2859  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
2860  * to this function when the hook was registered.
2861  *
2862  * Note that we currently only support registering a single hook function,
2863  * and will assert if this function is called twice.
2864  * This facility is intended for the use of the GICv3 emulation.
2865  */
2866 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHook *hook,
2867                                  void *opaque);
2868
2869 /**
2870  * arm_get_el_change_hook_opaque:
2871  * Return the opaque data that will be used by the el_change_hook
2872  * for this CPU.
2873  */
2874 static inline void *arm_get_el_change_hook_opaque(ARMCPU *cpu)
2875 {
2876     return cpu->el_change_hook_opaque;
2877 }
2878
2879 /**
2880  * aa32_vfp_dreg:
2881  * Return a pointer to the Dn register within env in 32-bit mode.
2882  */
2883 static inline uint64_t *aa32_vfp_dreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2884 {
2885     return &env->vfp.zregs[regno >> 1].d[regno & 1];
2886 }
2887
2888 /**
2889  * aa32_vfp_qreg:
2890  * Return a pointer to the Qn register within env in 32-bit mode.
2891  */
2892 static inline uint64_t *aa32_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2893 {
2894     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2895 }
2896
2897 /**
2898  * aa64_vfp_qreg:
2899  * Return a pointer to the Qn register within env in 64-bit mode.
2900  */
2901 static inline uint64_t *aa64_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
2902 {
2903     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
2904 }
2905
2906 #endif
This page took 0.177017 seconds and 4 git commands to generate.