]> Git Repo - qemu.git/blob - target/arm/cpu.h
target/arm: Implement M-profile lazy FP state preservation
[qemu.git] / target / arm / cpu.h
1 /*
2  * ARM virtual CPU header
3  *
4  *  Copyright (c) 2003 Fabrice Bellard
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 #ifndef ARM_CPU_H
21 #define ARM_CPU_H
22
23 #include "kvm-consts.h"
24 #include "hw/registerfields.h"
25
26 #if defined(TARGET_AARCH64)
27   /* AArch64 definitions */
28 #  define TARGET_LONG_BITS 64
29 #else
30 #  define TARGET_LONG_BITS 32
31 #endif
32
33 /* ARM processors have a weak memory model */
34 #define TCG_GUEST_DEFAULT_MO      (0)
35
36 #define CPUArchState struct CPUARMState
37
38 #include "qemu-common.h"
39 #include "cpu-qom.h"
40 #include "exec/cpu-defs.h"
41
42 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
43 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
44 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
45 #define EXCP_DATA_ABORT      4
46 #define EXCP_IRQ             5
47 #define EXCP_FIQ             6
48 #define EXCP_BKPT            7
49 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
50 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
51 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
52 #define EXCP_HYP_TRAP       12
53 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
54 #define EXCP_VIRQ           14
55 #define EXCP_VFIQ           15
56 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
57 #define EXCP_NOCP           17   /* v7M NOCP UsageFault */
58 #define EXCP_INVSTATE       18   /* v7M INVSTATE UsageFault */
59 #define EXCP_STKOF          19   /* v8M STKOF UsageFault */
60 #define EXCP_LAZYFP         20   /* v7M fault during lazy FP stacking */
61 /* NB: add new EXCP_ defines to the array in arm_log_exception() too */
62
63 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
64 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
65 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
66 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
67 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
68 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
69 #define ARMV7M_EXCP_SECURE  7
70 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
71 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
72 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
73 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
74
75 /* For M profile, some registers are banked secure vs non-secure;
76  * these are represented as a 2-element array where the first element
77  * is the non-secure copy and the second is the secure copy.
78  * When the CPU does not have implement the security extension then
79  * only the first element is used.
80  * This means that the copy for the current security state can be
81  * accessed via env->registerfield[env->v7m.secure] (whether the security
82  * extension is implemented or not).
83  */
84 enum {
85     M_REG_NS = 0,
86     M_REG_S = 1,
87     M_REG_NUM_BANKS = 2,
88 };
89
90 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
91 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
92 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
93 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
94
95 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
96  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
97  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
98  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
99  * significant half of a uint64_t struct member.
100  */
101 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
102 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
103 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
104 #else
105 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
106 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
107 #endif
108
109 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
110 #define ARM_CPU_IRQ 0
111 #define ARM_CPU_FIQ 1
112 #define ARM_CPU_VIRQ 2
113 #define ARM_CPU_VFIQ 3
114
115 #define NB_MMU_MODES 8
116 /* ARM-specific extra insn start words:
117  * 1: Conditional execution bits
118  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
119  */
120 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
121
122 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
123  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
124  * help the sleb128 encoder do a better job.
125  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
126  */
127 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
128 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
129
130 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
131    precision respectively.
132    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
133    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
134    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
135    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
136  */
137
138 /**
139  * DynamicGDBXMLInfo:
140  * @desc: Contains the XML descriptions.
141  * @num_cpregs: Number of the Coprocessor registers seen by GDB.
142  * @cpregs_keys: Array that contains the corresponding Key of
143  * a given cpreg with the same order of the cpreg in the XML description.
144  */
145 typedef struct DynamicGDBXMLInfo {
146     char *desc;
147     int num_cpregs;
148     uint32_t *cpregs_keys;
149 } DynamicGDBXMLInfo;
150
151 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
152 typedef struct ARMGenericTimer {
153     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
154     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
155 } ARMGenericTimer;
156
157 #define GTIMER_PHYS 0
158 #define GTIMER_VIRT 1
159 #define GTIMER_HYP  2
160 #define GTIMER_SEC  3
161 #define NUM_GTIMERS 4
162
163 typedef struct {
164     uint64_t raw_tcr;
165     uint32_t mask;
166     uint32_t base_mask;
167 } TCR;
168
169 /* Define a maximum sized vector register.
170  * For 32-bit, this is a 128-bit NEON/AdvSIMD register.
171  * For 64-bit, this is a 2048-bit SVE register.
172  *
173  * Note that the mapping between S, D, and Q views of the register bank
174  * differs between AArch64 and AArch32.
175  * In AArch32:
176  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
177  *  Dn = regs[n / 2].d[n & 1]
178  *  Sn = regs[n / 4].d[n % 4 / 2],
179  *       bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
180  *       (and regs[16] to regs[31] are inaccessible)
181  * In AArch64:
182  *  Zn = regs[n].d[*]
183  *  Qn = regs[n].d[1]:regs[n].d[0]
184  *  Dn = regs[n].d[0]
185  *  Sn = regs[n].d[0] bits 31..0
186  *  Hn = regs[n].d[0] bits 15..0
187  *
188  * This corresponds to the architecturally defined mapping between
189  * the two execution states, and means we do not need to explicitly
190  * map these registers when changing states.
191  *
192  * Align the data for use with TCG host vector operations.
193  */
194
195 #ifdef TARGET_AARCH64
196 # define ARM_MAX_VQ    16
197 #else
198 # define ARM_MAX_VQ    1
199 #endif
200
201 typedef struct ARMVectorReg {
202     uint64_t d[2 * ARM_MAX_VQ] QEMU_ALIGNED(16);
203 } ARMVectorReg;
204
205 #ifdef TARGET_AARCH64
206 /* In AArch32 mode, predicate registers do not exist at all.  */
207 typedef struct ARMPredicateReg {
208     uint64_t p[2 * ARM_MAX_VQ / 8] QEMU_ALIGNED(16);
209 } ARMPredicateReg;
210
211 /* In AArch32 mode, PAC keys do not exist at all.  */
212 typedef struct ARMPACKey {
213     uint64_t lo, hi;
214 } ARMPACKey;
215 #endif
216
217
218 typedef struct CPUARMState {
219     /* Regs for current mode.  */
220     uint32_t regs[16];
221
222     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
223      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
224      * instead of having a complicated union.
225      */
226     /* Regs for A64 mode.  */
227     uint64_t xregs[32];
228     uint64_t pc;
229     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
230      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
231      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
232      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
233      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
234      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
235      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
236      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
237      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
238      *  BTYPE is kept in env->btype
239      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
240      */
241     uint32_t pstate;
242     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
243
244     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
245        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
246        the whole CPSR.  */
247     uint32_t uncached_cpsr;
248     uint32_t spsr;
249
250     /* Banked registers.  */
251     uint64_t banked_spsr[8];
252     uint32_t banked_r13[8];
253     uint32_t banked_r14[8];
254
255     /* These hold r8-r12.  */
256     uint32_t usr_regs[5];
257     uint32_t fiq_regs[5];
258
259     /* cpsr flag cache for faster execution */
260     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
261     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
262     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
263     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
264     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
265     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
266     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
267     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
268     uint32_t btype;  /* BTI branch type.  spsr[11:10].  */
269     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
270
271     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
272     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
273
274     /* System control coprocessor (cp15) */
275     struct {
276         uint32_t c0_cpuid;
277         union { /* Cache size selection */
278             struct {
279                 uint64_t _unused_csselr0;
280                 uint64_t csselr_ns;
281                 uint64_t _unused_csselr1;
282                 uint64_t csselr_s;
283             };
284             uint64_t csselr_el[4];
285         };
286         union { /* System control register. */
287             struct {
288                 uint64_t _unused_sctlr;
289                 uint64_t sctlr_ns;
290                 uint64_t hsctlr;
291                 uint64_t sctlr_s;
292             };
293             uint64_t sctlr_el[4];
294         };
295         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
296         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
297         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
298         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
299         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
300         union { /* MMU translation table base 0. */
301             struct {
302                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
303                 uint64_t ttbr0_ns;
304                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
305                 uint64_t ttbr0_s;
306             };
307             uint64_t ttbr0_el[4];
308         };
309         union { /* MMU translation table base 1. */
310             struct {
311                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
312                 uint64_t ttbr1_ns;
313                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
314                 uint64_t ttbr1_s;
315             };
316             uint64_t ttbr1_el[4];
317         };
318         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
319         /* MMU translation table base control. */
320         TCR tcr_el[4];
321         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
322         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
323         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
324         union { /* MMU domain access control register
325                  * MPU write buffer control.
326                  */
327             struct {
328                 uint64_t dacr_ns;
329                 uint64_t dacr_s;
330             };
331             struct {
332                 uint64_t dacr32_el2;
333             };
334         };
335         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
336         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
337         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
338         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
339         union { /* Fault status registers.  */
340             struct {
341                 uint64_t ifsr_ns;
342                 uint64_t ifsr_s;
343             };
344             struct {
345                 uint64_t ifsr32_el2;
346             };
347         };
348         union {
349             struct {
350                 uint64_t _unused_dfsr;
351                 uint64_t dfsr_ns;
352                 uint64_t hsr;
353                 uint64_t dfsr_s;
354             };
355             uint64_t esr_el[4];
356         };
357         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
358         union { /* Fault address registers. */
359             struct {
360                 uint64_t _unused_far0;
361 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
362                 uint32_t ifar_ns;
363                 uint32_t dfar_ns;
364                 uint32_t ifar_s;
365                 uint32_t dfar_s;
366 #else
367                 uint32_t dfar_ns;
368                 uint32_t ifar_ns;
369                 uint32_t dfar_s;
370                 uint32_t ifar_s;
371 #endif
372                 uint64_t _unused_far3;
373             };
374             uint64_t far_el[4];
375         };
376         uint64_t hpfar_el2;
377         uint64_t hstr_el2;
378         union { /* Translation result. */
379             struct {
380                 uint64_t _unused_par_0;
381                 uint64_t par_ns;
382                 uint64_t _unused_par_1;
383                 uint64_t par_s;
384             };
385             uint64_t par_el[4];
386         };
387
388         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
389         uint32_t c9_data;
390         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
391         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
392         uint64_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
393         uint64_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
394         uint64_t c9_pmselr; /* perf monitor counter selection register */
395         uint64_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
396         union { /* Memory attribute redirection */
397             struct {
398 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
399                 uint64_t _unused_mair_0;
400                 uint32_t mair1_ns;
401                 uint32_t mair0_ns;
402                 uint64_t _unused_mair_1;
403                 uint32_t mair1_s;
404                 uint32_t mair0_s;
405 #else
406                 uint64_t _unused_mair_0;
407                 uint32_t mair0_ns;
408                 uint32_t mair1_ns;
409                 uint64_t _unused_mair_1;
410                 uint32_t mair0_s;
411                 uint32_t mair1_s;
412 #endif
413             };
414             uint64_t mair_el[4];
415         };
416         union { /* vector base address register */
417             struct {
418                 uint64_t _unused_vbar;
419                 uint64_t vbar_ns;
420                 uint64_t hvbar;
421                 uint64_t vbar_s;
422             };
423             uint64_t vbar_el[4];
424         };
425         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
426         struct { /* FCSE PID. */
427             uint32_t fcseidr_ns;
428             uint32_t fcseidr_s;
429         };
430         union { /* Context ID. */
431             struct {
432                 uint64_t _unused_contextidr_0;
433                 uint64_t contextidr_ns;
434                 uint64_t _unused_contextidr_1;
435                 uint64_t contextidr_s;
436             };
437             uint64_t contextidr_el[4];
438         };
439         union { /* User RW Thread register. */
440             struct {
441                 uint64_t tpidrurw_ns;
442                 uint64_t tpidrprw_ns;
443                 uint64_t htpidr;
444                 uint64_t _tpidr_el3;
445             };
446             uint64_t tpidr_el[4];
447         };
448         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
449         uint64_t tpidrurw_s;
450         uint64_t tpidrprw_s;
451         uint64_t tpidruro_s;
452
453         union { /* User RO Thread register. */
454             uint64_t tpidruro_ns;
455             uint64_t tpidrro_el[1];
456         };
457         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
458         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
459         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
460         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
461         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
462         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
463         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
464         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
465         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
466         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
467         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
468         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
469         uint32_t c15_power_diagnostic;
470         uint32_t c15_power_control; /* power control */
471         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
472         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
473         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
474         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
475         uint64_t mdscr_el1;
476         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
477         uint64_t mdcr_el2;
478         uint64_t mdcr_el3;
479         /* Stores the architectural value of the counter *the last time it was
480          * updated* by pmccntr_op_start. Accesses should always be surrounded
481          * by pmccntr_op_start/pmccntr_op_finish to guarantee the latest
482          * architecturally-correct value is being read/set.
483          */
484         uint64_t c15_ccnt;
485         /* Stores the delta between the architectural value and the underlying
486          * cycle count during normal operation. It is used to update c15_ccnt
487          * to be the correct architectural value before accesses. During
488          * accesses, c15_ccnt_delta contains the underlying count being used
489          * for the access, after which it reverts to the delta value in
490          * pmccntr_op_finish.
491          */
492         uint64_t c15_ccnt_delta;
493         uint64_t c14_pmevcntr[31];
494         uint64_t c14_pmevcntr_delta[31];
495         uint64_t c14_pmevtyper[31];
496         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
497         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
498         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
499     } cp15;
500
501     struct {
502         /* M profile has up to 4 stack pointers:
503          * a Main Stack Pointer and a Process Stack Pointer for each
504          * of the Secure and Non-Secure states. (If the CPU doesn't support
505          * the security extension then it has only two SPs.)
506          * In QEMU we always store the currently active SP in regs[13],
507          * and the non-active SP for the current security state in
508          * v7m.other_sp. The stack pointers for the inactive security state
509          * are stored in other_ss_msp and other_ss_psp.
510          * switch_v7m_security_state() is responsible for rearranging them
511          * when we change security state.
512          */
513         uint32_t other_sp;
514         uint32_t other_ss_msp;
515         uint32_t other_ss_psp;
516         uint32_t vecbase[M_REG_NUM_BANKS];
517         uint32_t basepri[M_REG_NUM_BANKS];
518         uint32_t control[M_REG_NUM_BANKS];
519         uint32_t ccr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configuration and Control */
520         uint32_t cfsr[M_REG_NUM_BANKS]; /* Configurable Fault Status */
521         uint32_t hfsr; /* HardFault Status */
522         uint32_t dfsr; /* Debug Fault Status Register */
523         uint32_t sfsr; /* Secure Fault Status Register */
524         uint32_t mmfar[M_REG_NUM_BANKS]; /* MemManage Fault Address */
525         uint32_t bfar; /* BusFault Address */
526         uint32_t sfar; /* Secure Fault Address Register */
527         unsigned mpu_ctrl[M_REG_NUM_BANKS]; /* MPU_CTRL */
528         int exception;
529         uint32_t primask[M_REG_NUM_BANKS];
530         uint32_t faultmask[M_REG_NUM_BANKS];
531         uint32_t aircr; /* only holds r/w state if security extn implemented */
532         uint32_t secure; /* Is CPU in Secure state? (not guest visible) */
533         uint32_t csselr[M_REG_NUM_BANKS];
534         uint32_t scr[M_REG_NUM_BANKS];
535         uint32_t msplim[M_REG_NUM_BANKS];
536         uint32_t psplim[M_REG_NUM_BANKS];
537         uint32_t fpcar[M_REG_NUM_BANKS];
538         uint32_t fpccr[M_REG_NUM_BANKS];
539         uint32_t fpdscr[M_REG_NUM_BANKS];
540         uint32_t cpacr[M_REG_NUM_BANKS];
541         uint32_t nsacr;
542     } v7m;
543
544     /* Information associated with an exception about to be taken:
545      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
546      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
547      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
548      * entry process.
549      */
550     struct {
551         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
552         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
553         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
554         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
555         /* If we implement EL2 we will also need to store information
556          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
557          */
558     } exception;
559
560     /* Information associated with an SError */
561     struct {
562         uint8_t pending;
563         uint8_t has_esr;
564         uint64_t esr;
565     } serror;
566
567     /* State of our input IRQ/FIQ/VIRQ/VFIQ lines */
568     uint32_t irq_line_state;
569
570     /* Thumb-2 EE state.  */
571     uint32_t teecr;
572     uint32_t teehbr;
573
574     /* VFP coprocessor state.  */
575     struct {
576         ARMVectorReg zregs[32];
577
578 #ifdef TARGET_AARCH64
579         /* Store FFR as pregs[16] to make it easier to treat as any other.  */
580 #define FFR_PRED_NUM 16
581         ARMPredicateReg pregs[17];
582         /* Scratch space for aa64 sve predicate temporary.  */
583         ARMPredicateReg preg_tmp;
584 #endif
585
586         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
587         uint32_t qc[4] QEMU_ALIGNED(16);
588         int vec_len;
589         int vec_stride;
590
591         uint32_t xregs[16];
592
593         /* Scratch space for aa32 neon expansion.  */
594         uint32_t scratch[8];
595
596         /* There are a number of distinct float control structures:
597          *
598          *  fp_status: is the "normal" fp status.
599          *  fp_status_fp16: used for half-precision calculations
600          *  standard_fp_status : the ARM "Standard FPSCR Value"
601          *
602          * Half-precision operations are governed by a separate
603          * flush-to-zero control bit in FPSCR:FZ16. We pass a separate
604          * status structure to control this.
605          *
606          * The "Standard FPSCR", ie default-NaN, flush-to-zero,
607          * round-to-nearest and is used by any operations (generally
608          * Neon) which the architecture defines as controlled by the
609          * standard FPSCR value rather than the FPSCR.
610          *
611          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
612          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
613          * OR of the flags in the three fp statuses. This relies on the
614          * only thing which needs to read the exception flags being
615          * an explicit FPSCR read.
616          */
617         float_status fp_status;
618         float_status fp_status_f16;
619         float_status standard_fp_status;
620
621         /* ZCR_EL[1-3] */
622         uint64_t zcr_el[4];
623     } vfp;
624     uint64_t exclusive_addr;
625     uint64_t exclusive_val;
626     uint64_t exclusive_high;
627
628     /* iwMMXt coprocessor state.  */
629     struct {
630         uint64_t regs[16];
631         uint64_t val;
632
633         uint32_t cregs[16];
634     } iwmmxt;
635
636 #ifdef TARGET_AARCH64
637     ARMPACKey apia_key;
638     ARMPACKey apib_key;
639     ARMPACKey apda_key;
640     ARMPACKey apdb_key;
641     ARMPACKey apga_key;
642 #endif
643
644 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
645     /* For usermode syscall translation.  */
646     int eabi;
647 #endif
648
649     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
650     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
651
652     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
653     struct {} end_reset_fields;
654
655     CPU_COMMON
656
657     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
658
659     /* Internal CPU feature flags.  */
660     uint64_t features;
661
662     /* PMSAv7 MPU */
663     struct {
664         uint32_t *drbar;
665         uint32_t *drsr;
666         uint32_t *dracr;
667         uint32_t rnr[M_REG_NUM_BANKS];
668     } pmsav7;
669
670     /* PMSAv8 MPU */
671     struct {
672         /* The PMSAv8 implementation also shares some PMSAv7 config
673          * and state:
674          *  pmsav7.rnr (region number register)
675          *  pmsav7_dregion (number of configured regions)
676          */
677         uint32_t *rbar[M_REG_NUM_BANKS];
678         uint32_t *rlar[M_REG_NUM_BANKS];
679         uint32_t mair0[M_REG_NUM_BANKS];
680         uint32_t mair1[M_REG_NUM_BANKS];
681     } pmsav8;
682
683     /* v8M SAU */
684     struct {
685         uint32_t *rbar;
686         uint32_t *rlar;
687         uint32_t rnr;
688         uint32_t ctrl;
689     } sau;
690
691     void *nvic;
692     const struct arm_boot_info *boot_info;
693     /* Store GICv3CPUState to access from this struct */
694     void *gicv3state;
695 } CPUARMState;
696
697 /**
698  * ARMELChangeHookFn:
699  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
700  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
701  */
702 typedef void ARMELChangeHookFn(ARMCPU *cpu, void *opaque);
703 typedef struct ARMELChangeHook ARMELChangeHook;
704 struct ARMELChangeHook {
705     ARMELChangeHookFn *hook;
706     void *opaque;
707     QLIST_ENTRY(ARMELChangeHook) node;
708 };
709
710 /* These values map onto the return values for
711  * QEMU_PSCI_0_2_FN_AFFINITY_INFO */
712 typedef enum ARMPSCIState {
713     PSCI_ON = 0,
714     PSCI_OFF = 1,
715     PSCI_ON_PENDING = 2
716 } ARMPSCIState;
717
718 typedef struct ARMISARegisters ARMISARegisters;
719
720 /**
721  * ARMCPU:
722  * @env: #CPUARMState
723  *
724  * An ARM CPU core.
725  */
726 struct ARMCPU {
727     /*< private >*/
728     CPUState parent_obj;
729     /*< public >*/
730
731     CPUARMState env;
732
733     /* Coprocessor information */
734     GHashTable *cp_regs;
735     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
736      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
737      * we use these arrays.
738      */
739     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
740      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
741      */
742     uint64_t *cpreg_indexes;
743     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
744     uint64_t *cpreg_values;
745     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
746     int32_t cpreg_array_len;
747     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
748      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
749      * to the working data structures above.
750      */
751     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
752     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
753     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
754
755     DynamicGDBXMLInfo dyn_xml;
756
757     /* Timers used by the generic (architected) timer */
758     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
759     /*
760      * Timer used by the PMU. Its state is restored after migration by
761      * pmu_op_finish() - it does not need other handling during migration
762      */
763     QEMUTimer *pmu_timer;
764     /* GPIO outputs for generic timer */
765     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
766     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
767     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
768     /* GPIO output for the PMU interrupt */
769     qemu_irq pmu_interrupt;
770
771     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
772     MemoryRegion *secure_memory;
773
774     /* For v8M, pointer to the IDAU interface provided by board/SoC */
775     Object *idau;
776
777     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
778     const char *dtb_compatible;
779
780     /* PSCI version for this CPU
781      * Bits[31:16] = Major Version
782      * Bits[15:0] = Minor Version
783      */
784     uint32_t psci_version;
785
786     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
787     bool start_powered_off;
788
789     /* Current power state, access guarded by BQL */
790     ARMPSCIState power_state;
791
792     /* CPU has virtualization extension */
793     bool has_el2;
794     /* CPU has security extension */
795     bool has_el3;
796     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
797     bool has_pmu;
798
799     /* CPU has memory protection unit */
800     bool has_mpu;
801     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
802     uint32_t pmsav7_dregion;
803     /* v8M SAU number of supported regions */
804     uint32_t sau_sregion;
805
806     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
807      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
808      */
809     uint32_t psci_conduit;
810
811     /* For v8M, initial value of the Secure VTOR */
812     uint32_t init_svtor;
813
814     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
815      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
816      */
817     uint32_t kvm_target;
818
819     /* KVM init features for this CPU */
820     uint32_t kvm_init_features[7];
821
822     /* Uniprocessor system with MP extensions */
823     bool mp_is_up;
824
825     /* True if we tried kvm_arm_host_cpu_features() during CPU instance_init
826      * and the probe failed (so we need to report the error in realize)
827      */
828     bool host_cpu_probe_failed;
829
830     /* Specify the number of cores in this CPU cluster. Used for the L2CTLR
831      * register.
832      */
833     int32_t core_count;
834
835     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
836      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
837      * various constant registers and reset values of non-constant
838      * registers.
839      * Some of these might become QOM properties eventually.
840      * Field names match the official register names as defined in the
841      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
842      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
843      * prefix means a constant register.
844      * Some of these registers are split out into a substructure that
845      * is shared with the translators to control the ISA.
846      */
847     struct ARMISARegisters {
848         uint32_t id_isar0;
849         uint32_t id_isar1;
850         uint32_t id_isar2;
851         uint32_t id_isar3;
852         uint32_t id_isar4;
853         uint32_t id_isar5;
854         uint32_t id_isar6;
855         uint32_t mvfr0;
856         uint32_t mvfr1;
857         uint32_t mvfr2;
858         uint64_t id_aa64isar0;
859         uint64_t id_aa64isar1;
860         uint64_t id_aa64pfr0;
861         uint64_t id_aa64pfr1;
862         uint64_t id_aa64mmfr0;
863         uint64_t id_aa64mmfr1;
864     } isar;
865     uint32_t midr;
866     uint32_t revidr;
867     uint32_t reset_fpsid;
868     uint32_t ctr;
869     uint32_t reset_sctlr;
870     uint32_t id_pfr0;
871     uint32_t id_pfr1;
872     uint32_t id_dfr0;
873     uint64_t pmceid0;
874     uint64_t pmceid1;
875     uint32_t id_afr0;
876     uint32_t id_mmfr0;
877     uint32_t id_mmfr1;
878     uint32_t id_mmfr2;
879     uint32_t id_mmfr3;
880     uint32_t id_mmfr4;
881     uint64_t id_aa64dfr0;
882     uint64_t id_aa64dfr1;
883     uint64_t id_aa64afr0;
884     uint64_t id_aa64afr1;
885     uint32_t dbgdidr;
886     uint32_t clidr;
887     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
888     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
889      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
890      */
891     uint32_t ccsidr[16];
892     uint64_t reset_cbar;
893     uint32_t reset_auxcr;
894     bool reset_hivecs;
895     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
896     uint32_t dcz_blocksize;
897     uint64_t rvbar;
898
899     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
900     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
901     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
902     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
903
904     /* Whether the cfgend input is high (i.e. this CPU should reset into
905      * big-endian mode).  This setting isn't used directly: instead it modifies
906      * the reset_sctlr value to have SCTLR_B or SCTLR_EE set, depending on the
907      * architecture version.
908      */
909     bool cfgend;
910
911     QLIST_HEAD(, ARMELChangeHook) pre_el_change_hooks;
912     QLIST_HEAD(, ARMELChangeHook) el_change_hooks;
913
914     int32_t node_id; /* NUMA node this CPU belongs to */
915
916     /* Used to synchronize KVM and QEMU in-kernel device levels */
917     uint8_t device_irq_level;
918
919     /* Used to set the maximum vector length the cpu will support.  */
920     uint32_t sve_max_vq;
921 };
922
923 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
924 {
925     return container_of(env, ARMCPU, env);
926 }
927
928 void arm_cpu_post_init(Object *obj);
929
930 uint64_t arm_cpu_mp_affinity(int idx, uint8_t clustersz);
931
932 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
933
934 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
935
936 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
937 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
938 #endif
939
940 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
941 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
942 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
943
944 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, int flags);
945
946 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
947                                          MemTxAttrs *attrs);
948
949 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
950 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
951
952 /* Dynamically generates for gdb stub an XML description of the sysregs from
953  * the cp_regs hashtable. Returns the registered sysregs number.
954  */
955 int arm_gen_dynamic_xml(CPUState *cpu);
956
957 /* Returns the dynamically generated XML for the gdb stub.
958  * Returns a pointer to the XML contents for the specified XML file or NULL
959  * if the XML name doesn't match the predefined one.
960  */
961 const char *arm_gdb_get_dynamic_xml(CPUState *cpu, const char *xmlname);
962
963 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
964                              int cpuid, void *opaque);
965 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
966                              int cpuid, void *opaque);
967
968 #ifdef TARGET_AARCH64
969 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
970 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
971 void aarch64_sve_narrow_vq(CPUARMState *env, unsigned vq);
972 void aarch64_sve_change_el(CPUARMState *env, int old_el,
973                            int new_el, bool el0_a64);
974 #else
975 static inline void aarch64_sve_narrow_vq(CPUARMState *env, unsigned vq) { }
976 static inline void aarch64_sve_change_el(CPUARMState *env, int o,
977                                          int n, bool a)
978 { }
979 #endif
980
981 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
982 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
983 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
984
985 int fp_exception_el(CPUARMState *env, int cur_el);
986 int sve_exception_el(CPUARMState *env, int cur_el);
987 uint32_t sve_zcr_len_for_el(CPUARMState *env, int el);
988
989 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
990 {
991     return env->aarch64;
992 }
993
994 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
995    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
996    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
997 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
998                            void *puc);
999
1000 /**
1001  * pmu_op_start/finish
1002  * @env: CPUARMState
1003  *
1004  * Convert all PMU counters between their delta form (the typical mode when
1005  * they are enabled) and the guest-visible values. These two calls must
1006  * surround any action which might affect the counters.
1007  */
1008 void pmu_op_start(CPUARMState *env);
1009 void pmu_op_finish(CPUARMState *env);
1010
1011 /*
1012  * Called when a PMU counter is due to overflow
1013  */
1014 void arm_pmu_timer_cb(void *opaque);
1015
1016 /**
1017  * Functions to register as EL change hooks for PMU mode filtering
1018  */
1019 void pmu_pre_el_change(ARMCPU *cpu, void *ignored);
1020 void pmu_post_el_change(ARMCPU *cpu, void *ignored);
1021
1022 /*
1023  * pmu_init
1024  * @cpu: ARMCPU
1025  *
1026  * Initialize the CPU's PMCEID[01]_EL0 registers and associated internal state
1027  * for the current configuration
1028  */
1029 void pmu_init(ARMCPU *cpu);
1030
1031 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
1032  * versions of the architecture; in that case we define constants
1033  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
1034  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
1035  * is the architectural version it expects.
1036  */
1037 #define SCTLR_M       (1U << 0)
1038 #define SCTLR_A       (1U << 1)
1039 #define SCTLR_C       (1U << 2)
1040 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
1041 #define SCTLR_nTLSMD_32 (1U << 3) /* v8.2-LSMAOC, AArch32 only */
1042 #define SCTLR_SA      (1U << 3) /* AArch64 only */
1043 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
1044 #define SCTLR_LSMAOE_32 (1U << 4) /* v8.2-LSMAOC, AArch32 only */
1045 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
1046 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
1047 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
1048 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
1049 #define SCTLR_nAA     (1U << 6) /* when v8.4-LSE is implemented */
1050 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
1051 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
1052 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
1053 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
1054 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
1055 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
1056 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
1057 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 */
1058 #define SCTLR_EnRCTX  (1U << 10) /* in v8.0-PredInv */
1059 #define SCTLR_Z       (1U << 11) /* in v7, RES1 in v8 */
1060 #define SCTLR_EOS     (1U << 11) /* v8.5-ExS */
1061 #define SCTLR_I       (1U << 12)
1062 #define SCTLR_V       (1U << 13) /* AArch32 only */
1063 #define SCTLR_EnDB    (1U << 13) /* v8.3, AArch64 only */
1064 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
1065 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
1066 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
1067 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
1068 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
1069 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
1070 #define SCTLR_HA      (1U << 17) /* up to v7, RES0 in v8 */
1071 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
1072 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
1073 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
1074 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
1075 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
1076 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward, AArch32 only */
1077 #define SCTLR_FI      (1U << 21) /* up to v7, v8 RES0 */
1078 #define SCTLR_IESB    (1U << 21) /* v8.2-IESB, AArch64 only */
1079 #define SCTLR_U       (1U << 22) /* up to v6, RAO in v7 */
1080 #define SCTLR_EIS     (1U << 22) /* v8.5-ExS */
1081 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
1082 #define SCTLR_SPAN    (1U << 23) /* v8.1-PAN */
1083 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
1084 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
1085 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
1086 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
1087 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
1088 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27) /* up to v7, RAZ in v7VE and v8 */
1089 #define SCTLR_EnDA    (1U << 27) /* v8.3, AArch64 only */
1090 #define SCTLR_TRE     (1U << 28) /* AArch32 only */
1091 #define SCTLR_nTLSMD_64 (1U << 28) /* v8.2-LSMAOC, AArch64 only */
1092 #define SCTLR_AFE     (1U << 29) /* AArch32 only */
1093 #define SCTLR_LSMAOE_64 (1U << 29) /* v8.2-LSMAOC, AArch64 only */
1094 #define SCTLR_TE      (1U << 30) /* AArch32 only */
1095 #define SCTLR_EnIB    (1U << 30) /* v8.3, AArch64 only */
1096 #define SCTLR_EnIA    (1U << 31) /* v8.3, AArch64 only */
1097 #define SCTLR_BT0     (1ULL << 35) /* v8.5-BTI */
1098 #define SCTLR_BT1     (1ULL << 36) /* v8.5-BTI */
1099 #define SCTLR_ITFSB   (1ULL << 37) /* v8.5-MemTag */
1100 #define SCTLR_TCF0    (3ULL << 38) /* v8.5-MemTag */
1101 #define SCTLR_TCF     (3ULL << 40) /* v8.5-MemTag */
1102 #define SCTLR_ATA0    (1ULL << 42) /* v8.5-MemTag */
1103 #define SCTLR_ATA     (1ULL << 43) /* v8.5-MemTag */
1104 #define SCTLR_DSSBS   (1ULL << 44) /* v8.5 */
1105
1106 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
1107 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
1108 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
1109 #define CPTR_TZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL2 */
1110 #define CPTR_EZ       (1U << 8)   /* CPTR_EL3 */
1111
1112 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
1113 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
1114 #define MDCR_SPME     (1U << 17)  /* MDCR_EL3 */
1115 #define MDCR_HPMD     (1U << 17)  /* MDCR_EL2 */
1116 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
1117 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
1118 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
1119 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
1120 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
1121 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
1122 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
1123 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
1124 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
1125 #define MDCR_HPMN     (0x1fU)
1126
1127 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
1128 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
1129
1130 #define CPSR_M (0x1fU)
1131 #define CPSR_T (1U << 5)
1132 #define CPSR_F (1U << 6)
1133 #define CPSR_I (1U << 7)
1134 #define CPSR_A (1U << 8)
1135 #define CPSR_E (1U << 9)
1136 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
1137 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
1138 #define CPSR_IL (1U << 20)
1139 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
1140  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
1141  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
1142  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
1143  */
1144 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
1145 #define CPSR_J (1U << 24)
1146 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
1147 #define CPSR_Q (1U << 27)
1148 #define CPSR_V (1U << 28)
1149 #define CPSR_C (1U << 29)
1150 #define CPSR_Z (1U << 30)
1151 #define CPSR_N (1U << 31)
1152 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
1153 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
1154
1155 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
1156 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
1157     | CPSR_NZCV)
1158 /* Bits writable in user mode.  */
1159 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
1160 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
1161 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
1162 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
1163 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
1164
1165 /* Bit definitions for M profile XPSR. Most are the same as CPSR. */
1166 #define XPSR_EXCP 0x1ffU
1167 #define XPSR_SPREALIGN (1U << 9) /* Only set in exception stack frames */
1168 #define XPSR_IT_2_7 CPSR_IT_2_7
1169 #define XPSR_GE CPSR_GE
1170 #define XPSR_SFPA (1U << 20) /* Only set in exception stack frames */
1171 #define XPSR_T (1U << 24) /* Not the same as CPSR_T ! */
1172 #define XPSR_IT_0_1 CPSR_IT_0_1
1173 #define XPSR_Q CPSR_Q
1174 #define XPSR_V CPSR_V
1175 #define XPSR_C CPSR_C
1176 #define XPSR_Z CPSR_Z
1177 #define XPSR_N CPSR_N
1178 #define XPSR_NZCV CPSR_NZCV
1179 #define XPSR_IT CPSR_IT
1180
1181 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
1182 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
1183 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
1184 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
1185 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
1186 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
1187 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
1188 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
1189 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
1190 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
1191 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
1192 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
1193 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
1194 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
1195 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
1196
1197 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
1198  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
1199  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
1200  */
1201 #define PSTATE_SP (1U)
1202 #define PSTATE_M (0xFU)
1203 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
1204 #define PSTATE_F (1U << 6)
1205 #define PSTATE_I (1U << 7)
1206 #define PSTATE_A (1U << 8)
1207 #define PSTATE_D (1U << 9)
1208 #define PSTATE_BTYPE (3U << 10)
1209 #define PSTATE_IL (1U << 20)
1210 #define PSTATE_SS (1U << 21)
1211 #define PSTATE_V (1U << 28)
1212 #define PSTATE_C (1U << 29)
1213 #define PSTATE_Z (1U << 30)
1214 #define PSTATE_N (1U << 31)
1215 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
1216 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
1217 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF | PSTATE_BTYPE)
1218 /* Mode values for AArch64 */
1219 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
1220 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
1221 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
1222 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
1223 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
1224 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
1225 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
1226
1227 /* Write a new value to v7m.exception, thus transitioning into or out
1228  * of Handler mode; this may result in a change of active stack pointer.
1229  */
1230 void write_v7m_exception(CPUARMState *env, uint32_t new_exc);
1231
1232 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
1233 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
1234 {
1235     return (el << 2) | handler;
1236 }
1237
1238 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
1239  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
1240  * the 32 bit decoder.
1241  */
1242 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
1243 {
1244     int ZF;
1245
1246     ZF = (env->ZF == 0);
1247     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1248         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
1249         | env->pstate | env->daif | (env->btype << 10);
1250 }
1251
1252 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
1253 {
1254     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
1255     env->NF = val;
1256     env->CF = (val >> 29) & 1;
1257     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1258     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
1259     env->btype = (val >> 10) & 3;
1260     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
1261 }
1262
1263 /* Return the current CPSR value.  */
1264 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
1265
1266 typedef enum CPSRWriteType {
1267     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
1268     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
1269     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
1270     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
1271 } CPSRWriteType;
1272
1273 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
1274 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
1275                 CPSRWriteType write_type);
1276
1277 /* Return the current xPSR value.  */
1278 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
1279 {
1280     int ZF;
1281     ZF = (env->ZF == 0);
1282     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
1283         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
1284         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
1285         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
1286         | env->v7m.exception;
1287 }
1288
1289 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
1290 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
1291 {
1292     if (mask & XPSR_NZCV) {
1293         env->ZF = (~val) & XPSR_Z;
1294         env->NF = val;
1295         env->CF = (val >> 29) & 1;
1296         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
1297     }
1298     if (mask & XPSR_Q) {
1299         env->QF = ((val & XPSR_Q) != 0);
1300     }
1301     if (mask & XPSR_T) {
1302         env->thumb = ((val & XPSR_T) != 0);
1303     }
1304     if (mask & XPSR_IT_0_1) {
1305         env->condexec_bits &= ~3;
1306         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
1307     }
1308     if (mask & XPSR_IT_2_7) {
1309         env->condexec_bits &= 3;
1310         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
1311     }
1312     if (mask & XPSR_EXCP) {
1313         /* Note that this only happens on exception exit */
1314         write_v7m_exception(env, val & XPSR_EXCP);
1315     }
1316 }
1317
1318 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
1319 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
1320 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
1321 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
1322 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
1323 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
1324 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
1325 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
1326 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
1327 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
1328 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
1329 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
1330 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
1331 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
1332 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
1333 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
1334 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
1335 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
1336 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
1337 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
1338 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
1339 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
1340 #define HCR_TPCP      (1ULL << 23)
1341 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
1342 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
1343 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
1344 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
1345 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1346 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1347 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1348 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1349 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1350 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1351 #define HCR_E2H       (1ULL << 34)
1352 #define HCR_TLOR      (1ULL << 35)
1353 #define HCR_TERR      (1ULL << 36)
1354 #define HCR_TEA       (1ULL << 37)
1355 #define HCR_MIOCNCE   (1ULL << 38)
1356 #define HCR_APK       (1ULL << 40)
1357 #define HCR_API       (1ULL << 41)
1358 #define HCR_NV        (1ULL << 42)
1359 #define HCR_NV1       (1ULL << 43)
1360 #define HCR_AT        (1ULL << 44)
1361 #define HCR_NV2       (1ULL << 45)
1362 #define HCR_FWB       (1ULL << 46)
1363 #define HCR_FIEN      (1ULL << 47)
1364 #define HCR_TID4      (1ULL << 49)
1365 #define HCR_TICAB     (1ULL << 50)
1366 #define HCR_TOCU      (1ULL << 52)
1367 #define HCR_TTLBIS    (1ULL << 54)
1368 #define HCR_TTLBOS    (1ULL << 55)
1369 #define HCR_ATA       (1ULL << 56)
1370 #define HCR_DCT       (1ULL << 57)
1371
1372 /*
1373  * When we actually implement ARMv8.1-VHE we should add HCR_E2H to
1374  * HCR_MASK and then clear it again if the feature bit is not set in
1375  * hcr_write().
1376  */
1377 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1378
1379 #define SCR_NS                (1U << 0)
1380 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1381 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1382 #define SCR_EA                (1U << 3)
1383 #define SCR_FW                (1U << 4)
1384 #define SCR_AW                (1U << 5)
1385 #define SCR_NET               (1U << 6)
1386 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1387 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1388 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1389 #define SCR_RW                (1U << 10)
1390 #define SCR_ST                (1U << 11)
1391 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1392 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1393 #define SCR_TLOR              (1U << 14)
1394 #define SCR_TERR              (1U << 15)
1395 #define SCR_APK               (1U << 16)
1396 #define SCR_API               (1U << 17)
1397 #define SCR_EEL2              (1U << 18)
1398 #define SCR_EASE              (1U << 19)
1399 #define SCR_NMEA              (1U << 20)
1400 #define SCR_FIEN              (1U << 21)
1401 #define SCR_ENSCXT            (1U << 25)
1402 #define SCR_ATA               (1U << 26)
1403
1404 /* Return the current FPSCR value.  */
1405 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1406 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1407
1408 /* FPCR, Floating Point Control Register
1409  * FPSR, Floating Poiht Status Register
1410  *
1411  * For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1412  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1413  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1414  */
1415 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1416 #define FPCR_MASK 0x07ff9f00
1417
1418 #define FPCR_IOE    (1 << 8)    /* Invalid Operation exception trap enable */
1419 #define FPCR_DZE    (1 << 9)    /* Divide by Zero exception trap enable */
1420 #define FPCR_OFE    (1 << 10)   /* Overflow exception trap enable */
1421 #define FPCR_UFE    (1 << 11)   /* Underflow exception trap enable */
1422 #define FPCR_IXE    (1 << 12)   /* Inexact exception trap enable */
1423 #define FPCR_IDE    (1 << 15)   /* Input Denormal exception trap enable */
1424 #define FPCR_FZ16   (1 << 19)   /* ARMv8.2+, FP16 flush-to-zero */
1425 #define FPCR_FZ     (1 << 24)   /* Flush-to-zero enable bit */
1426 #define FPCR_DN     (1 << 25)   /* Default NaN enable bit */
1427 #define FPCR_QC     (1 << 27)   /* Cumulative saturation bit */
1428
1429 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1430 {
1431     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1432 }
1433
1434 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1435 {
1436     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1437     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1438 }
1439
1440 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1441 {
1442     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1443 }
1444
1445 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1446 {
1447     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1448     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1449 }
1450
1451 enum arm_cpu_mode {
1452   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1453   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1454   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1455   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1456   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1457   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1458   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1459   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1460   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1461 };
1462
1463 /* VFP system registers.  */
1464 #define ARM_VFP_FPSID   0
1465 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1466 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1467 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1468 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1469 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1470 #define ARM_VFP_FPINST  9
1471 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1472
1473 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1474 #define ARM_IWMMXT_wCID  0
1475 #define ARM_IWMMXT_wCon  1
1476 #define ARM_IWMMXT_wCSSF 2
1477 #define ARM_IWMMXT_wCASF 3
1478 #define ARM_IWMMXT_wCGR0 8
1479 #define ARM_IWMMXT_wCGR1 9
1480 #define ARM_IWMMXT_wCGR2 10
1481 #define ARM_IWMMXT_wCGR3 11
1482
1483 /* V7M CCR bits */
1484 FIELD(V7M_CCR, NONBASETHRDENA, 0, 1)
1485 FIELD(V7M_CCR, USERSETMPEND, 1, 1)
1486 FIELD(V7M_CCR, UNALIGN_TRP, 3, 1)
1487 FIELD(V7M_CCR, DIV_0_TRP, 4, 1)
1488 FIELD(V7M_CCR, BFHFNMIGN, 8, 1)
1489 FIELD(V7M_CCR, STKALIGN, 9, 1)
1490 FIELD(V7M_CCR, STKOFHFNMIGN, 10, 1)
1491 FIELD(V7M_CCR, DC, 16, 1)
1492 FIELD(V7M_CCR, IC, 17, 1)
1493 FIELD(V7M_CCR, BP, 18, 1)
1494
1495 /* V7M SCR bits */
1496 FIELD(V7M_SCR, SLEEPONEXIT, 1, 1)
1497 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEP, 2, 1)
1498 FIELD(V7M_SCR, SLEEPDEEPS, 3, 1)
1499 FIELD(V7M_SCR, SEVONPEND, 4, 1)
1500
1501 /* V7M AIRCR bits */
1502 FIELD(V7M_AIRCR, VECTRESET, 0, 1)
1503 FIELD(V7M_AIRCR, VECTCLRACTIVE, 1, 1)
1504 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQ, 2, 1)
1505 FIELD(V7M_AIRCR, SYSRESETREQS, 3, 1)
1506 FIELD(V7M_AIRCR, PRIGROUP, 8, 3)
1507 FIELD(V7M_AIRCR, BFHFNMINS, 13, 1)
1508 FIELD(V7M_AIRCR, PRIS, 14, 1)
1509 FIELD(V7M_AIRCR, ENDIANNESS, 15, 1)
1510 FIELD(V7M_AIRCR, VECTKEY, 16, 16)
1511
1512 /* V7M CFSR bits for MMFSR */
1513 FIELD(V7M_CFSR, IACCVIOL, 0, 1)
1514 FIELD(V7M_CFSR, DACCVIOL, 1, 1)
1515 FIELD(V7M_CFSR, MUNSTKERR, 3, 1)
1516 FIELD(V7M_CFSR, MSTKERR, 4, 1)
1517 FIELD(V7M_CFSR, MLSPERR, 5, 1)
1518 FIELD(V7M_CFSR, MMARVALID, 7, 1)
1519
1520 /* V7M CFSR bits for BFSR */
1521 FIELD(V7M_CFSR, IBUSERR, 8 + 0, 1)
1522 FIELD(V7M_CFSR, PRECISERR, 8 + 1, 1)
1523 FIELD(V7M_CFSR, IMPRECISERR, 8 + 2, 1)
1524 FIELD(V7M_CFSR, UNSTKERR, 8 + 3, 1)
1525 FIELD(V7M_CFSR, STKERR, 8 + 4, 1)
1526 FIELD(V7M_CFSR, LSPERR, 8 + 5, 1)
1527 FIELD(V7M_CFSR, BFARVALID, 8 + 7, 1)
1528
1529 /* V7M CFSR bits for UFSR */
1530 FIELD(V7M_CFSR, UNDEFINSTR, 16 + 0, 1)
1531 FIELD(V7M_CFSR, INVSTATE, 16 + 1, 1)
1532 FIELD(V7M_CFSR, INVPC, 16 + 2, 1)
1533 FIELD(V7M_CFSR, NOCP, 16 + 3, 1)
1534 FIELD(V7M_CFSR, STKOF, 16 + 4, 1)
1535 FIELD(V7M_CFSR, UNALIGNED, 16 + 8, 1)
1536 FIELD(V7M_CFSR, DIVBYZERO, 16 + 9, 1)
1537
1538 /* V7M CFSR bit masks covering all of the subregister bits */
1539 FIELD(V7M_CFSR, MMFSR, 0, 8)
1540 FIELD(V7M_CFSR, BFSR, 8, 8)
1541 FIELD(V7M_CFSR, UFSR, 16, 16)
1542
1543 /* V7M HFSR bits */
1544 FIELD(V7M_HFSR, VECTTBL, 1, 1)
1545 FIELD(V7M_HFSR, FORCED, 30, 1)
1546 FIELD(V7M_HFSR, DEBUGEVT, 31, 1)
1547
1548 /* V7M DFSR bits */
1549 FIELD(V7M_DFSR, HALTED, 0, 1)
1550 FIELD(V7M_DFSR, BKPT, 1, 1)
1551 FIELD(V7M_DFSR, DWTTRAP, 2, 1)
1552 FIELD(V7M_DFSR, VCATCH, 3, 1)
1553 FIELD(V7M_DFSR, EXTERNAL, 4, 1)
1554
1555 /* V7M SFSR bits */
1556 FIELD(V7M_SFSR, INVEP, 0, 1)
1557 FIELD(V7M_SFSR, INVIS, 1, 1)
1558 FIELD(V7M_SFSR, INVER, 2, 1)
1559 FIELD(V7M_SFSR, AUVIOL, 3, 1)
1560 FIELD(V7M_SFSR, INVTRAN, 4, 1)
1561 FIELD(V7M_SFSR, LSPERR, 5, 1)
1562 FIELD(V7M_SFSR, SFARVALID, 6, 1)
1563 FIELD(V7M_SFSR, LSERR, 7, 1)
1564
1565 /* v7M MPU_CTRL bits */
1566 FIELD(V7M_MPU_CTRL, ENABLE, 0, 1)
1567 FIELD(V7M_MPU_CTRL, HFNMIENA, 1, 1)
1568 FIELD(V7M_MPU_CTRL, PRIVDEFENA, 2, 1)
1569
1570 /* v7M CLIDR bits */
1571 FIELD(V7M_CLIDR, CTYPE_ALL, 0, 21)
1572 FIELD(V7M_CLIDR, LOUIS, 21, 3)
1573 FIELD(V7M_CLIDR, LOC, 24, 3)
1574 FIELD(V7M_CLIDR, LOUU, 27, 3)
1575 FIELD(V7M_CLIDR, ICB, 30, 2)
1576
1577 FIELD(V7M_CSSELR, IND, 0, 1)
1578 FIELD(V7M_CSSELR, LEVEL, 1, 3)
1579 /* We use the combination of InD and Level to index into cpu->ccsidr[];
1580  * define a mask for this and check that it doesn't permit running off
1581  * the end of the array.
1582  */
1583 FIELD(V7M_CSSELR, INDEX, 0, 4)
1584
1585 /* v7M FPCCR bits */
1586 FIELD(V7M_FPCCR, LSPACT, 0, 1)
1587 FIELD(V7M_FPCCR, USER, 1, 1)
1588 FIELD(V7M_FPCCR, S, 2, 1)
1589 FIELD(V7M_FPCCR, THREAD, 3, 1)
1590 FIELD(V7M_FPCCR, HFRDY, 4, 1)
1591 FIELD(V7M_FPCCR, MMRDY, 5, 1)
1592 FIELD(V7M_FPCCR, BFRDY, 6, 1)
1593 FIELD(V7M_FPCCR, SFRDY, 7, 1)
1594 FIELD(V7M_FPCCR, MONRDY, 8, 1)
1595 FIELD(V7M_FPCCR, SPLIMVIOL, 9, 1)
1596 FIELD(V7M_FPCCR, UFRDY, 10, 1)
1597 FIELD(V7M_FPCCR, RES0, 11, 15)
1598 FIELD(V7M_FPCCR, TS, 26, 1)
1599 FIELD(V7M_FPCCR, CLRONRETS, 27, 1)
1600 FIELD(V7M_FPCCR, CLRONRET, 28, 1)
1601 FIELD(V7M_FPCCR, LSPENS, 29, 1)
1602 FIELD(V7M_FPCCR, LSPEN, 30, 1)
1603 FIELD(V7M_FPCCR, ASPEN, 31, 1)
1604 /* These bits are banked. Others are non-banked and live in the M_REG_S bank */
1605 #define R_V7M_FPCCR_BANKED_MASK                 \
1606     (R_V7M_FPCCR_LSPACT_MASK |                  \
1607      R_V7M_FPCCR_USER_MASK |                    \
1608      R_V7M_FPCCR_THREAD_MASK |                  \
1609      R_V7M_FPCCR_MMRDY_MASK |                   \
1610      R_V7M_FPCCR_SPLIMVIOL_MASK |               \
1611      R_V7M_FPCCR_UFRDY_MASK |                   \
1612      R_V7M_FPCCR_ASPEN_MASK)
1613
1614 /*
1615  * System register ID fields.
1616  */
1617 FIELD(ID_ISAR0, SWAP, 0, 4)
1618 FIELD(ID_ISAR0, BITCOUNT, 4, 4)
1619 FIELD(ID_ISAR0, BITFIELD, 8, 4)
1620 FIELD(ID_ISAR0, CMPBRANCH, 12, 4)
1621 FIELD(ID_ISAR0, COPROC, 16, 4)
1622 FIELD(ID_ISAR0, DEBUG, 20, 4)
1623 FIELD(ID_ISAR0, DIVIDE, 24, 4)
1624
1625 FIELD(ID_ISAR1, ENDIAN, 0, 4)
1626 FIELD(ID_ISAR1, EXCEPT, 4, 4)
1627 FIELD(ID_ISAR1, EXCEPT_AR, 8, 4)
1628 FIELD(ID_ISAR1, EXTEND, 12, 4)
1629 FIELD(ID_ISAR1, IFTHEN, 16, 4)
1630 FIELD(ID_ISAR1, IMMEDIATE, 20, 4)
1631 FIELD(ID_ISAR1, INTERWORK, 24, 4)
1632 FIELD(ID_ISAR1, JAZELLE, 28, 4)
1633
1634 FIELD(ID_ISAR2, LOADSTORE, 0, 4)
1635 FIELD(ID_ISAR2, MEMHINT, 4, 4)
1636 FIELD(ID_ISAR2, MULTIACCESSINT, 8, 4)
1637 FIELD(ID_ISAR2, MULT, 12, 4)
1638 FIELD(ID_ISAR2, MULTS, 16, 4)
1639 FIELD(ID_ISAR2, MULTU, 20, 4)
1640 FIELD(ID_ISAR2, PSR_AR, 24, 4)
1641 FIELD(ID_ISAR2, REVERSAL, 28, 4)
1642
1643 FIELD(ID_ISAR3, SATURATE, 0, 4)
1644 FIELD(ID_ISAR3, SIMD, 4, 4)
1645 FIELD(ID_ISAR3, SVC, 8, 4)
1646 FIELD(ID_ISAR3, SYNCHPRIM, 12, 4)
1647 FIELD(ID_ISAR3, TABBRANCH, 16, 4)
1648 FIELD(ID_ISAR3, T32COPY, 20, 4)
1649 FIELD(ID_ISAR3, TRUENOP, 24, 4)
1650 FIELD(ID_ISAR3, T32EE, 28, 4)
1651
1652 FIELD(ID_ISAR4, UNPRIV, 0, 4)
1653 FIELD(ID_ISAR4, WITHSHIFTS, 4, 4)
1654 FIELD(ID_ISAR4, WRITEBACK, 8, 4)
1655 FIELD(ID_ISAR4, SMC, 12, 4)
1656 FIELD(ID_ISAR4, BARRIER, 16, 4)
1657 FIELD(ID_ISAR4, SYNCHPRIM_FRAC, 20, 4)
1658 FIELD(ID_ISAR4, PSR_M, 24, 4)
1659 FIELD(ID_ISAR4, SWP_FRAC, 28, 4)
1660
1661 FIELD(ID_ISAR5, SEVL, 0, 4)
1662 FIELD(ID_ISAR5, AES, 4, 4)
1663 FIELD(ID_ISAR5, SHA1, 8, 4)
1664 FIELD(ID_ISAR5, SHA2, 12, 4)
1665 FIELD(ID_ISAR5, CRC32, 16, 4)
1666 FIELD(ID_ISAR5, RDM, 24, 4)
1667 FIELD(ID_ISAR5, VCMA, 28, 4)
1668
1669 FIELD(ID_ISAR6, JSCVT, 0, 4)
1670 FIELD(ID_ISAR6, DP, 4, 4)
1671 FIELD(ID_ISAR6, FHM, 8, 4)
1672 FIELD(ID_ISAR6, SB, 12, 4)
1673 FIELD(ID_ISAR6, SPECRES, 16, 4)
1674
1675 FIELD(ID_MMFR4, SPECSEI, 0, 4)
1676 FIELD(ID_MMFR4, AC2, 4, 4)
1677 FIELD(ID_MMFR4, XNX, 8, 4)
1678 FIELD(ID_MMFR4, CNP, 12, 4)
1679 FIELD(ID_MMFR4, HPDS, 16, 4)
1680 FIELD(ID_MMFR4, LSM, 20, 4)
1681 FIELD(ID_MMFR4, CCIDX, 24, 4)
1682 FIELD(ID_MMFR4, EVT, 28, 4)
1683
1684 FIELD(ID_AA64ISAR0, AES, 4, 4)
1685 FIELD(ID_AA64ISAR0, SHA1, 8, 4)
1686 FIELD(ID_AA64ISAR0, SHA2, 12, 4)
1687 FIELD(ID_AA64ISAR0, CRC32, 16, 4)
1688 FIELD(ID_AA64ISAR0, ATOMIC, 20, 4)
1689 FIELD(ID_AA64ISAR0, RDM, 28, 4)
1690 FIELD(ID_AA64ISAR0, SHA3, 32, 4)
1691 FIELD(ID_AA64ISAR0, SM3, 36, 4)
1692 FIELD(ID_AA64ISAR0, SM4, 40, 4)
1693 FIELD(ID_AA64ISAR0, DP, 44, 4)
1694 FIELD(ID_AA64ISAR0, FHM, 48, 4)
1695 FIELD(ID_AA64ISAR0, TS, 52, 4)
1696 FIELD(ID_AA64ISAR0, TLB, 56, 4)
1697 FIELD(ID_AA64ISAR0, RNDR, 60, 4)
1698
1699 FIELD(ID_AA64ISAR1, DPB, 0, 4)
1700 FIELD(ID_AA64ISAR1, APA, 4, 4)
1701 FIELD(ID_AA64ISAR1, API, 8, 4)
1702 FIELD(ID_AA64ISAR1, JSCVT, 12, 4)
1703 FIELD(ID_AA64ISAR1, FCMA, 16, 4)
1704 FIELD(ID_AA64ISAR1, LRCPC, 20, 4)
1705 FIELD(ID_AA64ISAR1, GPA, 24, 4)
1706 FIELD(ID_AA64ISAR1, GPI, 28, 4)
1707 FIELD(ID_AA64ISAR1, FRINTTS, 32, 4)
1708 FIELD(ID_AA64ISAR1, SB, 36, 4)
1709 FIELD(ID_AA64ISAR1, SPECRES, 40, 4)
1710
1711 FIELD(ID_AA64PFR0, EL0, 0, 4)
1712 FIELD(ID_AA64PFR0, EL1, 4, 4)
1713 FIELD(ID_AA64PFR0, EL2, 8, 4)
1714 FIELD(ID_AA64PFR0, EL3, 12, 4)
1715 FIELD(ID_AA64PFR0, FP, 16, 4)
1716 FIELD(ID_AA64PFR0, ADVSIMD, 20, 4)
1717 FIELD(ID_AA64PFR0, GIC, 24, 4)
1718 FIELD(ID_AA64PFR0, RAS, 28, 4)
1719 FIELD(ID_AA64PFR0, SVE, 32, 4)
1720
1721 FIELD(ID_AA64PFR1, BT, 0, 4)
1722 FIELD(ID_AA64PFR1, SBSS, 4, 4)
1723 FIELD(ID_AA64PFR1, MTE, 8, 4)
1724 FIELD(ID_AA64PFR1, RAS_FRAC, 12, 4)
1725
1726 FIELD(ID_AA64MMFR0, PARANGE, 0, 4)
1727 FIELD(ID_AA64MMFR0, ASIDBITS, 4, 4)
1728 FIELD(ID_AA64MMFR0, BIGEND, 8, 4)
1729 FIELD(ID_AA64MMFR0, SNSMEM, 12, 4)
1730 FIELD(ID_AA64MMFR0, BIGENDEL0, 16, 4)
1731 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN16, 20, 4)
1732 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN64, 24, 4)
1733 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN4, 28, 4)
1734 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN16_2, 32, 4)
1735 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN64_2, 36, 4)
1736 FIELD(ID_AA64MMFR0, TGRAN4_2, 40, 4)
1737 FIELD(ID_AA64MMFR0, EXS, 44, 4)
1738
1739 FIELD(ID_AA64MMFR1, HAFDBS, 0, 4)
1740 FIELD(ID_AA64MMFR1, VMIDBITS, 4, 4)
1741 FIELD(ID_AA64MMFR1, VH, 8, 4)
1742 FIELD(ID_AA64MMFR1, HPDS, 12, 4)
1743 FIELD(ID_AA64MMFR1, LO, 16, 4)
1744 FIELD(ID_AA64MMFR1, PAN, 20, 4)
1745 FIELD(ID_AA64MMFR1, SPECSEI, 24, 4)
1746 FIELD(ID_AA64MMFR1, XNX, 28, 4)
1747
1748 FIELD(ID_DFR0, COPDBG, 0, 4)
1749 FIELD(ID_DFR0, COPSDBG, 4, 4)
1750 FIELD(ID_DFR0, MMAPDBG, 8, 4)
1751 FIELD(ID_DFR0, COPTRC, 12, 4)
1752 FIELD(ID_DFR0, MMAPTRC, 16, 4)
1753 FIELD(ID_DFR0, MPROFDBG, 20, 4)
1754 FIELD(ID_DFR0, PERFMON, 24, 4)
1755 FIELD(ID_DFR0, TRACEFILT, 28, 4)
1756
1757 FIELD(MVFR0, SIMDREG, 0, 4)
1758 FIELD(MVFR0, FPSP, 4, 4)
1759 FIELD(MVFR0, FPDP, 8, 4)
1760 FIELD(MVFR0, FPTRAP, 12, 4)
1761 FIELD(MVFR0, FPDIVIDE, 16, 4)
1762 FIELD(MVFR0, FPSQRT, 20, 4)
1763 FIELD(MVFR0, FPSHVEC, 24, 4)
1764 FIELD(MVFR0, FPROUND, 28, 4)
1765
1766 FIELD(MVFR1, FPFTZ, 0, 4)
1767 FIELD(MVFR1, FPDNAN, 4, 4)
1768 FIELD(MVFR1, SIMDLS, 8, 4)
1769 FIELD(MVFR1, SIMDINT, 12, 4)
1770 FIELD(MVFR1, SIMDSP, 16, 4)
1771 FIELD(MVFR1, SIMDHP, 20, 4)
1772 FIELD(MVFR1, FPHP, 24, 4)
1773 FIELD(MVFR1, SIMDFMAC, 28, 4)
1774
1775 FIELD(MVFR2, SIMDMISC, 0, 4)
1776 FIELD(MVFR2, FPMISC, 4, 4)
1777
1778 QEMU_BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(((ARMCPU *)0)->ccsidr) <= R_V7M_CSSELR_INDEX_MASK);
1779
1780 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1781  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1782  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1783  */
1784 enum arm_features {
1785     ARM_FEATURE_VFP,
1786     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1787     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1788     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1789     ARM_FEATURE_V6,
1790     ARM_FEATURE_V6K,
1791     ARM_FEATURE_V7,
1792     ARM_FEATURE_THUMB2,
1793     ARM_FEATURE_PMSA,   /* no MMU; may have Memory Protection Unit */
1794     ARM_FEATURE_VFP3,
1795     ARM_FEATURE_NEON,
1796     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1797     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1798     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1799     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1800     ARM_FEATURE_V7VE, /* v7 Virtualization Extensions (non-EL2 parts) */
1801     ARM_FEATURE_V4T,
1802     ARM_FEATURE_V5,
1803     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1804     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1805     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1806     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1807     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1808     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1809     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1810     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1811     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1812     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1813     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1814     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1815     ARM_FEATURE_V8,
1816     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1817     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1818     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1819     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1820     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1821     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1822     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1823     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1824     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1825     ARM_FEATURE_M_SECURITY, /* M profile Security Extension */
1826     ARM_FEATURE_M_MAIN, /* M profile Main Extension */
1827 };
1828
1829 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1830 {
1831     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1832 }
1833
1834 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1835 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1836  * or would be following an exception return to that level.
1837  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1838  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1839  * EL or mode.
1840  */
1841 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1842 {
1843     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1844         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1845     } else {
1846         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1847          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1848          */
1849         return false;
1850     }
1851 }
1852
1853 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1854 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1855 {
1856     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1857         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1858             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1859             return true;
1860         } else if (!is_a64(env) &&
1861                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1862             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1863             return true;
1864         }
1865     }
1866     return false;
1867 }
1868
1869 /* Return true if the processor is in secure state */
1870 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1871 {
1872     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1873         return true;
1874     }
1875     return arm_is_secure_below_el3(env);
1876 }
1877
1878 #else
1879 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1880 {
1881     return false;
1882 }
1883
1884 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1885 {
1886     return false;
1887 }
1888 #endif
1889
1890 /**
1891  * arm_hcr_el2_eff(): Return the effective value of HCR_EL2.
1892  * E.g. when in secure state, fields in HCR_EL2 are suppressed,
1893  * "for all purposes other than a direct read or write access of HCR_EL2."
1894  * Not included here is HCR_RW.
1895  */
1896 uint64_t arm_hcr_el2_eff(CPUARMState *env);
1897
1898 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1899 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1900 {
1901     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1902      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1903      */
1904     assert(el >= 1 && el <= 3);
1905     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1906
1907     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1908      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1909      * by bits in the SCR or HCR registers.
1910      */
1911     if (el == 3) {
1912         return aa64;
1913     }
1914
1915     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1916         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1917     }
1918
1919     if (el == 2) {
1920         return aa64;
1921     }
1922
1923     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1924         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1925     }
1926
1927     return aa64;
1928 }
1929
1930 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1931  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1932  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1933  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1934  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1935  * accesses are to the non-secure version.
1936  */
1937 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1938 {
1939     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1940                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1941                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1942
1943     return ret;
1944 }
1945
1946 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1947 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1948     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1949
1950 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1951     do {                                                \
1952         if (_secure) {                                   \
1953             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1954         } else {                                        \
1955             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1956         }                                               \
1957     } while (0)
1958
1959 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1960  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1961  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1962  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1963  */
1964 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1965     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1966                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1967
1968 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1969     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1970                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1971                        (_val))
1972
1973 void arm_cpu_list(void);
1974 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1975                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1976
1977 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1978 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
1979 bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque);
1980 #else
1981 static inline bool armv7m_nvic_can_take_pending_exception(void *opaque)
1982 {
1983     return true;
1984 }
1985 #endif
1986 /**
1987  * armv7m_nvic_set_pending: mark the specified exception as pending
1988  * @opaque: the NVIC
1989  * @irq: the exception number to mark pending
1990  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
1991  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
1992  * exception.
1993  *
1994  * Marks the specified exception as pending. Note that we will assert()
1995  * if @secure is true and @irq does not specify one of the fixed set
1996  * of architecturally banked exceptions.
1997  */
1998 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq, bool secure);
1999 /**
2000  * armv7m_nvic_set_pending_derived: mark this derived exception as pending
2001  * @opaque: the NVIC
2002  * @irq: the exception number to mark pending
2003  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
2004  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
2005  * exception.
2006  *
2007  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for derived
2008  * exceptions (exceptions generated in the course of trying to take
2009  * a different exception).
2010  */
2011 void armv7m_nvic_set_pending_derived(void *opaque, int irq, bool secure);
2012 /**
2013  * armv7m_nvic_set_pending_lazyfp: mark this lazy FP exception as pending
2014  * @opaque: the NVIC
2015  * @irq: the exception number to mark pending
2016  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
2017  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
2018  * exception.
2019  *
2020  * Similar to armv7m_nvic_set_pending(), but specifically for exceptions
2021  * generated in the course of lazy stacking of FP registers.
2022  */
2023 void armv7m_nvic_set_pending_lazyfp(void *opaque, int irq, bool secure);
2024 /**
2025  * armv7m_nvic_get_pending_irq_info: return highest priority pending
2026  *    exception, and whether it targets Secure state
2027  * @opaque: the NVIC
2028  * @pirq: set to pending exception number
2029  * @ptargets_secure: set to whether pending exception targets Secure
2030  *
2031  * This function writes the number of the highest priority pending
2032  * exception (the one which would be made active by
2033  * armv7m_nvic_acknowledge_irq()) to @pirq, and sets @ptargets_secure
2034  * to true if the current highest priority pending exception should
2035  * be taken to Secure state, false for NS.
2036  */
2037 void armv7m_nvic_get_pending_irq_info(void *opaque, int *pirq,
2038                                       bool *ptargets_secure);
2039 /**
2040  * armv7m_nvic_acknowledge_irq: make highest priority pending exception active
2041  * @opaque: the NVIC
2042  *
2043  * Move the current highest priority pending exception from the pending
2044  * state to the active state, and update v7m.exception to indicate that
2045  * it is the exception currently being handled.
2046  */
2047 void armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
2048 /**
2049  * armv7m_nvic_complete_irq: complete specified interrupt or exception
2050  * @opaque: the NVIC
2051  * @irq: the exception number to complete
2052  * @secure: true if this exception was secure
2053  *
2054  * Returns: -1 if the irq was not active
2055  *           1 if completing this irq brought us back to base (no active irqs)
2056  *           0 if there is still an irq active after this one was completed
2057  * (Ignoring -1, this is the same as the RETTOBASE value before completion.)
2058  */
2059 int armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq, bool secure);
2060 /**
2061  * armv7m_nvic_get_ready_status(void *opaque, int irq, bool secure)
2062  * @opaque: the NVIC
2063  * @irq: the exception number to mark pending
2064  * @secure: false for non-banked exceptions or for the nonsecure
2065  * version of a banked exception, true for the secure version of a banked
2066  * exception.
2067  *
2068  * Return whether an exception is "ready", i.e. whether the exception is
2069  * enabled and is configured at a priority which would allow it to
2070  * interrupt the current execution priority. This controls whether the
2071  * RDY bit for it in the FPCCR is set.
2072  */
2073 bool armv7m_nvic_get_ready_status(void *opaque, int irq, bool secure);
2074 /**
2075  * armv7m_nvic_raw_execution_priority: return the raw execution priority
2076  * @opaque: the NVIC
2077  *
2078  * Returns: the raw execution priority as defined by the v8M architecture.
2079  * This is the execution priority minus the effects of AIRCR.PRIS,
2080  * and minus any PRIMASK/FAULTMASK/BASEPRI priority boosting.
2081  * (v8M ARM ARM I_PKLD.)
2082  */
2083 int armv7m_nvic_raw_execution_priority(void *opaque);
2084 /**
2085  * armv7m_nvic_neg_prio_requested: return true if the requested execution
2086  * priority is negative for the specified security state.
2087  * @opaque: the NVIC
2088  * @secure: the security state to test
2089  * This corresponds to the pseudocode IsReqExecPriNeg().
2090  */
2091 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2092 bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure);
2093 #else
2094 static inline bool armv7m_nvic_neg_prio_requested(void *opaque, bool secure)
2095 {
2096     return false;
2097 }
2098 #endif
2099
2100 /* Interface for defining coprocessor registers.
2101  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
2102  * which are passed to define_arm_cp_regs().
2103  */
2104
2105 /* When looking up a coprocessor register we look for it
2106  * via an integer which encodes all of:
2107  *  coprocessor number
2108  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
2109  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
2110  *    or via MRRC/MCRR?)
2111  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
2112  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
2113  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
2114  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
2115  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
2116  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
2117  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
2118  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
2119  * registers (to allow for interprocessing where we might run
2120  * 32 bit code on a 64 bit core).
2121  */
2122 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
2123  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
2124  * in the upper bits of the 64 bit ID.
2125  */
2126 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
2127 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
2128
2129 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
2130  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
2131  * hashtable.
2132  */
2133 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
2134 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
2135
2136 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
2137     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
2138      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
2139
2140 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
2141     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
2142      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
2143      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
2144      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
2145      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
2146      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
2147      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
2148
2149 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
2150  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
2151  */
2152 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
2153 {
2154     uint32_t cpregid = kvmid;
2155     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
2156         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
2157     } else {
2158         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
2159             cpregid |= (1 << 15);
2160         }
2161
2162         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
2163          * entries.
2164          */
2165          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
2166     }
2167     return cpregid;
2168 }
2169
2170 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
2171  * 64 bit KVM register ID.
2172  */
2173 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
2174 {
2175     uint64_t kvmid;
2176
2177     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
2178         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
2179         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
2180     } else {
2181         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
2182         if (cpregid & (1 << 15)) {
2183             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
2184         } else {
2185             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
2186         }
2187     }
2188     return kvmid;
2189 }
2190
2191 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
2192  * special-behaviour cp reg and bits [11..8] indicate what behaviour
2193  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
2194  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
2195  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
2196  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
2197  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
2198  * a register definition to override a previous definition for the
2199  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
2200  * old must have the OVERRIDE bit set.
2201  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
2202  * state which is also visible via another register, and that the other
2203  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
2204  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
2205  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
2206  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
2207  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
2208  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
2209  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
2210  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
2211  * registers which implement clocks or timers require this.
2212  */
2213 #define ARM_CP_SPECIAL           0x0001
2214 #define ARM_CP_CONST             0x0002
2215 #define ARM_CP_64BIT             0x0004
2216 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END   0x0008
2217 #define ARM_CP_OVERRIDE          0x0010
2218 #define ARM_CP_ALIAS             0x0020
2219 #define ARM_CP_IO                0x0040
2220 #define ARM_CP_NO_RAW            0x0080
2221 #define ARM_CP_NOP               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0100)
2222 #define ARM_CP_WFI               (ARM_CP_SPECIAL | 0x0200)
2223 #define ARM_CP_NZCV              (ARM_CP_SPECIAL | 0x0300)
2224 #define ARM_CP_CURRENTEL         (ARM_CP_SPECIAL | 0x0400)
2225 #define ARM_CP_DC_ZVA            (ARM_CP_SPECIAL | 0x0500)
2226 #define ARM_LAST_SPECIAL         ARM_CP_DC_ZVA
2227 #define ARM_CP_FPU               0x1000
2228 #define ARM_CP_SVE               0x2000
2229 #define ARM_CP_NO_GDB            0x4000
2230 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
2231 #define ARM_CP_SENTINEL          0xffff
2232 /* Mask of only the flag bits in a type field */
2233 #define ARM_CP_FLAG_MASK         0x70ff
2234
2235 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
2236  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
2237  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
2238  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
2239  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
2240  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
2241  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
2242  * the various states in some places.
2243  */
2244 enum {
2245     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
2246     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
2247     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
2248 };
2249
2250 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
2251  * attributes for a given CP register entry.
2252  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
2253  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
2254  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
2255  * security state.
2256  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
2257  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
2258  * or non-secure.
2259  */
2260 enum {
2261     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
2262     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
2263 };
2264
2265 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
2266  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
2267  * of a list of registers.
2268  */
2269 static inline bool cptype_valid(int cptype)
2270 {
2271     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
2272         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
2273             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
2274 }
2275
2276 /* Access rights:
2277  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
2278  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
2279  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
2280  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
2281  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
2282  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
2283  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
2284  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
2285  * terminology a little and call this PL3.
2286  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
2287  * with the ELx exception levels.
2288  *
2289  * If access permissions for a register are more complex than can be
2290  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
2291  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
2292  */
2293 #define PL3_R 0x80
2294 #define PL3_W 0x40
2295 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
2296 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
2297 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
2298 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
2299 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
2300 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
2301
2302 /*
2303  * For user-mode some registers are accessible to EL0 via a kernel
2304  * trap-and-emulate ABI. In this case we define the read permissions
2305  * as actually being PL0_R. However some bits of any given register
2306  * may still be masked.
2307  */
2308 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2309 #define PL0U_R PL0_R
2310 #else
2311 #define PL0U_R PL1_R
2312 #endif
2313
2314 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
2315 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
2316 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
2317 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
2318
2319 /* Return the highest implemented Exception Level */
2320 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
2321 {
2322     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
2323         return 3;
2324     }
2325     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
2326         return 2;
2327     }
2328     return 1;
2329 }
2330
2331 /* Return true if a v7M CPU is in Handler mode */
2332 static inline bool arm_v7m_is_handler_mode(CPUARMState *env)
2333 {
2334     return env->v7m.exception != 0;
2335 }
2336
2337 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
2338  * from the ARMv7 Privilege Level).
2339  */
2340 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
2341 {
2342     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2343         return arm_v7m_is_handler_mode(env) ||
2344             !(env->v7m.control[env->v7m.secure] & 1);
2345     }
2346
2347     if (is_a64(env)) {
2348         return extract32(env->pstate, 2, 2);
2349     }
2350
2351     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
2352     case ARM_CPU_MODE_USR:
2353         return 0;
2354     case ARM_CPU_MODE_HYP:
2355         return 2;
2356     case ARM_CPU_MODE_MON:
2357         return 3;
2358     default:
2359         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
2360             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
2361              * EL3
2362              */
2363             return 3;
2364         }
2365
2366         return 1;
2367     }
2368 }
2369
2370 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
2371
2372 typedef enum CPAccessResult {
2373     /* Access is permitted */
2374     CP_ACCESS_OK = 0,
2375     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
2376      * result in a categorized exception syndrome giving information about
2377      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
2378      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
2379      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
2380      */
2381     CP_ACCESS_TRAP = 1,
2382     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
2383      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
2384      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
2385      */
2386     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
2387     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
2388     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
2389     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
2390     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
2391     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
2392     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
2393     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
2394      * trapped directly to EL2 or EL3
2395      */
2396     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
2397     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
2398 } CPAccessResult;
2399
2400 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
2401  * may not raise exceptions.
2402  */
2403 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2404 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
2405                        uint64_t value);
2406 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
2407 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
2408                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
2409                                   bool isread);
2410 /* Hook function for register reset */
2411 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2412
2413 #define CP_ANY 0xff
2414
2415 /* Definition of an ARM coprocessor register */
2416 struct ARMCPRegInfo {
2417     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
2418     const char *name;
2419     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
2420      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
2421      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
2422      * will be decoded to this register. The register read and write
2423      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
2424      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
2425      * then behave differently on read/write if necessary.
2426      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
2427      * must both be zero.
2428      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
2429      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
2430      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
2431      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
2432      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
2433      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
2434      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
2435      */
2436     uint8_t cp;
2437     uint8_t crn;
2438     uint8_t crm;
2439     uint8_t opc0;
2440     uint8_t opc1;
2441     uint8_t opc2;
2442     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
2443     int state;
2444     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
2445     int type;
2446     /* Access rights: PL*_[RW] */
2447     int access;
2448     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
2449     int secure;
2450     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
2451      * this register was defined: can be used to hand data through to the
2452      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
2453      */
2454     void *opaque;
2455     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
2456      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
2457      */
2458     uint64_t resetvalue;
2459     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
2460      *
2461      * This is not needed if either:
2462      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
2463      *  2. both readfn and writefn are specified
2464      */
2465     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
2466
2467     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
2468      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
2469      * registration of a register.  During hashing the bank associated
2470      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
2471      * there on out.
2472      *
2473      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
2474      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
2475      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
2476      * use indicates that a register is banked.
2477      */
2478     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
2479
2480     /* Function for making any access checks for this register in addition to
2481      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
2482      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
2483      * translate time.
2484      */
2485     CPAccessFn *accessfn;
2486     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
2487      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
2488      * by fieldoffset.
2489      */
2490     CPReadFn *readfn;
2491     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
2492      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
2493      * by fieldoffset.
2494      */
2495     CPWriteFn *writefn;
2496     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
2497      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
2498      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2499      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
2500      */
2501     CPReadFn *raw_readfn;
2502     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
2503      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
2504      * migration. This only needs to be provided if there is also a
2505      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
2506      * or similar behaviour.
2507      */
2508     CPWriteFn *raw_writefn;
2509     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
2510      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
2511      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
2512      */
2513     CPResetFn *resetfn;
2514 };
2515
2516 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
2517  * ARMCPRegInfo *ri.
2518  */
2519 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
2520     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2521 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
2522     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
2523
2524 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
2525
2526 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2527                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2528 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
2529                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
2530 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2531 {
2532     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
2533 }
2534 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
2535 {
2536     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
2537 }
2538 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
2539
2540 /*
2541  * Definition of an ARM co-processor register as viewed from
2542  * userspace. This is used for presenting sanitised versions of
2543  * registers to userspace when emulating the Linux AArch64 CPU
2544  * ID/feature ABI (advertised as HWCAP_CPUID).
2545  */
2546 typedef struct ARMCPRegUserSpaceInfo {
2547     /* Name of register */
2548     const char *name;
2549
2550     /* Is the name actually a glob pattern */
2551     bool is_glob;
2552
2553     /* Only some bits are exported to user space */
2554     uint64_t exported_bits;
2555
2556     /* Fixed bits are applied after the mask */
2557     uint64_t fixed_bits;
2558 } ARMCPRegUserSpaceInfo;
2559
2560 #define REGUSERINFO_SENTINEL { .name = NULL }
2561
2562 void modify_arm_cp_regs(ARMCPRegInfo *regs, const ARMCPRegUserSpaceInfo *mods);
2563
2564 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
2565 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
2566                          uint64_t value);
2567 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
2568 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2569
2570 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
2571  * if fieldoffset is non zero.
2572  */
2573 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
2574
2575 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
2576  * is 64 bits wide.
2577  */
2578 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
2579 {
2580     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
2581 }
2582
2583 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
2584                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
2585 {
2586     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
2587 }
2588
2589 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
2590 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
2591
2592 /**
2593  * write_list_to_cpustate
2594  * @cpu: ARMCPU
2595  *
2596  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2597  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
2598  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
2599  * from incoming migration state.
2600  *
2601  * Returns: true if all register values were updated correctly,
2602  * false if some register was unknown or could not be written.
2603  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2604  * writing all registers in the list.
2605  */
2606 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
2607
2608 /**
2609  * write_cpustate_to_list:
2610  * @cpu: ARMCPU
2611  *
2612  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
2613  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
2614  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
2615  * KVM or for outbound migration.
2616  *
2617  * Returns: true if all register values were read correctly,
2618  * false if some register was unknown or could not be read.
2619  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
2620  * reading all registers in the list.
2621  */
2622 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
2623
2624 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
2625 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
2626
2627 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
2628 #define TARGET_PAGE_BITS 12
2629 #else
2630 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
2631  * have to support 1K tiny pages.
2632  */
2633 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
2634 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
2635 #endif
2636
2637 #if defined(TARGET_AARCH64)
2638 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
2639 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 48
2640 #else
2641 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
2642 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
2643 #endif
2644
2645 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
2646                                      unsigned int target_el)
2647 {
2648     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
2649     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
2650     bool secure = arm_is_secure(env);
2651     bool pstate_unmasked;
2652     int8_t unmasked = 0;
2653     uint64_t hcr_el2;
2654
2655     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
2656      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
2657      * pending.
2658      */
2659     if (cur_el > target_el) {
2660         return false;
2661     }
2662
2663     hcr_el2 = arm_hcr_el2_eff(env);
2664
2665     switch (excp_idx) {
2666     case EXCP_FIQ:
2667         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
2668         break;
2669
2670     case EXCP_IRQ:
2671         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
2672         break;
2673
2674     case EXCP_VFIQ:
2675         if (secure || !(hcr_el2 & HCR_FMO) || (hcr_el2 & HCR_TGE)) {
2676             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2677             return false;
2678         }
2679         return !(env->daif & PSTATE_F);
2680     case EXCP_VIRQ:
2681         if (secure || !(hcr_el2 & HCR_IMO) || (hcr_el2 & HCR_TGE)) {
2682             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
2683             return false;
2684         }
2685         return !(env->daif & PSTATE_I);
2686     default:
2687         g_assert_not_reached();
2688     }
2689
2690     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
2691      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
2692      * interrupt.
2693      */
2694     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
2695         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
2696         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
2697             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
2698              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
2699              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
2700              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
2701              */
2702             if (target_el == 3 || !secure) {
2703                 unmasked = 1;
2704             }
2705         } else {
2706             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
2707              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
2708              * routing but also change the behaviour of masking.
2709              */
2710             bool hcr, scr;
2711
2712             switch (excp_idx) {
2713             case EXCP_FIQ:
2714                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
2715                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
2716                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
2717                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
2718                  * below.
2719                  */
2720                 hcr = hcr_el2 & HCR_FMO;
2721                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
2722
2723                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
2724                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
2725                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
2726                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
2727                  */
2728                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
2729                 break;
2730             case EXCP_IRQ:
2731                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
2732                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
2733                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
2734                  * when setting the target EL, so it does not have a further
2735                  * affect here.
2736                  */
2737                 hcr = hcr_el2 & HCR_IMO;
2738                 scr = false;
2739                 break;
2740             default:
2741                 g_assert_not_reached();
2742             }
2743
2744             if ((scr || hcr) && !secure) {
2745                 unmasked = 1;
2746             }
2747         }
2748     }
2749
2750     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
2751      * ability above.
2752      */
2753     return unmasked || pstate_unmasked;
2754 }
2755
2756 #define ARM_CPU_TYPE_SUFFIX "-" TYPE_ARM_CPU
2757 #define ARM_CPU_TYPE_NAME(name) (name ARM_CPU_TYPE_SUFFIX)
2758 #define CPU_RESOLVING_TYPE TYPE_ARM_CPU
2759
2760 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
2761 #define cpu_list arm_cpu_list
2762
2763 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
2764  *
2765  * If EL3 is 64-bit:
2766  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
2767  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
2768  *  + NonSecure EL2
2769  *  + Secure EL1 & EL0
2770  *  + Secure EL3
2771  * If EL3 is 32-bit:
2772  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
2773  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
2774  *  + NonSecure PL2
2775  *  + Secure PL0 & PL1
2776  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
2777  *
2778  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
2779  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
2780  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
2781  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
2782  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
2783  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
2784  *     architecturally permitted]
2785  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
2786  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
2787  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
2788  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
2789  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
2790  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
2791  *     and they can't both be active at the same time.
2792  * This gives us the following list of mmu_idx values:
2793  *
2794  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
2795  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
2796  * NS EL2 (aka NS PL2)
2797  * S EL3 (aka S PL1)
2798  * S EL0 (aka S PL0)
2799  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
2800  * NS EL0+1 stage 2
2801  *
2802  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
2803  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
2804  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
2805  *
2806  * R profile CPUs have an MPU, but can use the same set of MMU indexes
2807  * as A profile. They only need to distinguish NS EL0 and NS EL1 (and
2808  * NS EL2 if we ever model a Cortex-R52).
2809  *
2810  * M profile CPUs are rather different as they do not have a true MMU.
2811  * They have the following different MMU indexes:
2812  *  User
2813  *  Privileged
2814  *  User, execution priority negative (ie the MPU HFNMIENA bit may apply)
2815  *  Privileged, execution priority negative (ditto)
2816  * If the CPU supports the v8M Security Extension then there are also:
2817  *  Secure User
2818  *  Secure Privileged
2819  *  Secure User, execution priority negative
2820  *  Secure Privileged, execution priority negative
2821  *
2822  * The ARMMMUIdx and the mmu index value used by the core QEMU TLB code
2823  * are not quite the same -- different CPU types (most notably M profile
2824  * vs A/R profile) would like to use MMU indexes with different semantics,
2825  * but since we don't ever need to use all of those in a single CPU we
2826  * can avoid setting NB_MMU_MODES to more than 8. The lower bits of
2827  * ARMMMUIdx are the core TLB mmu index, and the higher bits are always
2828  * the same for any particular CPU.
2829  * Variables of type ARMMUIdx are always full values, and the core
2830  * index values are in variables of type 'int'.
2831  *
2832  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
2833  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
2834  * valid for doing slow path page table walks.
2835  *
2836  * The constant names here are patterned after the general style of the names
2837  * of the AT/ATS operations.
2838  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
2839  * For M profile we arrange them to have a bit for priv, a bit for negpri
2840  * and a bit for secure.
2841  */
2842 #define ARM_MMU_IDX_A 0x10 /* A profile */
2843 #define ARM_MMU_IDX_NOTLB 0x20 /* does not have a TLB */
2844 #define ARM_MMU_IDX_M 0x40 /* M profile */
2845
2846 /* meanings of the bits for M profile mmu idx values */
2847 #define ARM_MMU_IDX_M_PRIV 0x1
2848 #define ARM_MMU_IDX_M_NEGPRI 0x2
2849 #define ARM_MMU_IDX_M_S 0x4
2850
2851 #define ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK (~0x7)
2852 #define ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK 0x7
2853
2854 typedef enum ARMMMUIdx {
2855     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_A,
2856     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_A,
2857     ARMMMUIdx_S1E2 = 2 | ARM_MMU_IDX_A,
2858     ARMMMUIdx_S1E3 = 3 | ARM_MMU_IDX_A,
2859     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4 | ARM_MMU_IDX_A,
2860     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5 | ARM_MMU_IDX_A,
2861     ARMMMUIdx_S2NS = 6 | ARM_MMU_IDX_A,
2862     ARMMMUIdx_MUser = 0 | ARM_MMU_IDX_M,
2863     ARMMMUIdx_MPriv = 1 | ARM_MMU_IDX_M,
2864     ARMMMUIdx_MUserNegPri = 2 | ARM_MMU_IDX_M,
2865     ARMMMUIdx_MPrivNegPri = 3 | ARM_MMU_IDX_M,
2866     ARMMMUIdx_MSUser = 4 | ARM_MMU_IDX_M,
2867     ARMMMUIdx_MSPriv = 5 | ARM_MMU_IDX_M,
2868     ARMMMUIdx_MSUserNegPri = 6 | ARM_MMU_IDX_M,
2869     ARMMMUIdx_MSPrivNegPri = 7 | ARM_MMU_IDX_M,
2870     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
2871      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
2872      */
2873     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 0 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2874     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 1 | ARM_MMU_IDX_NOTLB,
2875 } ARMMMUIdx;
2876
2877 /* Bit macros for the core-mmu-index values for each index,
2878  * for use when calling tlb_flush_by_mmuidx() and friends.
2879  */
2880 typedef enum ARMMMUIdxBit {
2881     ARMMMUIdxBit_S12NSE0 = 1 << 0,
2882     ARMMMUIdxBit_S12NSE1 = 1 << 1,
2883     ARMMMUIdxBit_S1E2 = 1 << 2,
2884     ARMMMUIdxBit_S1E3 = 1 << 3,
2885     ARMMMUIdxBit_S1SE0 = 1 << 4,
2886     ARMMMUIdxBit_S1SE1 = 1 << 5,
2887     ARMMMUIdxBit_S2NS = 1 << 6,
2888     ARMMMUIdxBit_MUser = 1 << 0,
2889     ARMMMUIdxBit_MPriv = 1 << 1,
2890     ARMMMUIdxBit_MUserNegPri = 1 << 2,
2891     ARMMMUIdxBit_MPrivNegPri = 1 << 3,
2892     ARMMMUIdxBit_MSUser = 1 << 4,
2893     ARMMMUIdxBit_MSPriv = 1 << 5,
2894     ARMMMUIdxBit_MSUserNegPri = 1 << 6,
2895     ARMMMUIdxBit_MSPrivNegPri = 1 << 7,
2896 } ARMMMUIdxBit;
2897
2898 #define MMU_USER_IDX 0
2899
2900 static inline int arm_to_core_mmu_idx(ARMMMUIdx mmu_idx)
2901 {
2902     return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_COREIDX_MASK;
2903 }
2904
2905 static inline ARMMMUIdx core_to_arm_mmu_idx(CPUARMState *env, int mmu_idx)
2906 {
2907     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
2908         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_M;
2909     } else {
2910         return mmu_idx | ARM_MMU_IDX_A;
2911     }
2912 }
2913
2914 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
2915 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
2916 {
2917     switch (mmu_idx & ARM_MMU_IDX_TYPE_MASK) {
2918     case ARM_MMU_IDX_A:
2919         return mmu_idx & 3;
2920     case ARM_MMU_IDX_M:
2921         return mmu_idx & ARM_MMU_IDX_M_PRIV;
2922     default:
2923         g_assert_not_reached();
2924     }
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Return the MMU index for a v7M CPU with all relevant information
2929  * manually specified.
2930  */
2931 ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_all(CPUARMState *env,
2932                               bool secstate, bool priv, bool negpri);
2933
2934 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security and
2935  * privilege state.
2936  */
2937 ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate_and_priv(CPUARMState *env,
2938                                                 bool secstate, bool priv);
2939
2940 /* Return the MMU index for a v7M CPU in the specified security state */
2941 ARMMMUIdx arm_v7m_mmu_idx_for_secstate(CPUARMState *env, bool secstate);
2942
2943 /**
2944  * cpu_mmu_index:
2945  * @env: The cpu environment
2946  * @ifetch: True for code access, false for data access.
2947  *
2948  * Return the core mmu index for the current translation regime.
2949  * This function is used by generic TCG code paths.
2950  */
2951 int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch);
2952
2953 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
2954 typedef enum ARMASIdx {
2955     ARMASIdx_NS = 0,
2956     ARMASIdx_S = 1,
2957 } ARMASIdx;
2958
2959 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
2960 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
2961 {
2962     bool secure = arm_is_secure(env);
2963     bool route_to_el2 = false;
2964
2965     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2966         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2967                        env->cp15.mdcr_el2 & MDCR_TDE;
2968     }
2969
2970     if (route_to_el2) {
2971         return 2;
2972     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2973                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2974         return 3;
2975     } else {
2976         return 1;
2977     }
2978 }
2979
2980 static inline bool arm_v7m_csselr_razwi(ARMCPU *cpu)
2981 {
2982     /* If all the CLIDR.Ctypem bits are 0 there are no caches, and
2983      * CSSELR is RAZ/WI.
2984      */
2985     return (cpu->clidr & R_V7M_CLIDR_CTYPE_ALL_MASK) != 0;
2986 }
2987
2988 /* See AArch64.GenerateDebugExceptionsFrom() in ARM ARM pseudocode */
2989 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2990 {
2991     int cur_el = arm_current_el(env);
2992     int debug_el;
2993
2994     if (cur_el == 3) {
2995         return false;
2996     }
2997
2998     /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2999     if (arm_is_secure_below_el3(env)
3000         && extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1)) {
3001         return false;
3002     }
3003
3004     /*
3005      * Same EL to same EL debug exceptions need MDSCR_KDE enabled
3006      * while not masking the (D)ebug bit in DAIF.
3007      */
3008     debug_el = arm_debug_target_el(env);
3009
3010     if (cur_el == debug_el) {
3011         return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1)
3012             && !(env->daif & PSTATE_D);
3013     }
3014
3015     /* Otherwise the debug target needs to be a higher EL */
3016     return debug_el > cur_el;
3017 }
3018
3019 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
3020 {
3021     int el = arm_current_el(env);
3022
3023     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
3024         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
3025     }
3026
3027     if (arm_is_secure(env)) {
3028         int spd;
3029
3030         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
3031             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
3032              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
3033              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
3034              */
3035             return true;
3036         }
3037
3038         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
3039         switch (spd) {
3040         case 1:
3041             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
3042         case 0:
3043             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
3044              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
3045              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
3046              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
3047              */
3048             return true;
3049         case 2:
3050             return false;
3051         case 3:
3052             return true;
3053         }
3054     }
3055
3056     return el != 2;
3057 }
3058
3059 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
3060  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
3061  *    if UsingAArch32() then
3062  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
3063  *    else
3064  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
3065  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
3066  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
3067  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
3068  * always return the same value.
3069  */
3070 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
3071 {
3072     if (env->aarch64) {
3073         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
3074     } else {
3075         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
3076     }
3077 }
3078
3079 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
3080  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
3081  */
3082 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
3083 {
3084     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
3085         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
3086         && arm_generate_debug_exceptions(env);
3087 }
3088
3089 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
3090 {
3091     return
3092         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
3093          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
3094          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
3095          */
3096 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
3097         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
3098 #endif
3099         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
3100 }
3101
3102 static inline uint64_t arm_sctlr(CPUARMState *env, int el)
3103 {
3104     if (el == 0) {
3105         /* FIXME: ARMv8.1-VHE S2 translation regime.  */
3106         return env->cp15.sctlr_el[1];
3107     } else {
3108         return env->cp15.sctlr_el[el];
3109     }
3110 }
3111
3112
3113 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
3114 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
3115 {
3116     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
3117     if (!is_a64(env)) {
3118         return
3119 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
3120             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
3121              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
3122              * and stores are done little endian but from addresses which
3123              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
3124              * endianness to use for the raw data access is not affected by
3125              * SCTLR.B.
3126              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
3127              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
3128              * difference), and so we need to use a data access endianness
3129              * that depends on SCTLR.B.
3130              */
3131             arm_sctlr_b(env) ||
3132 #endif
3133                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
3134     } else {
3135         int cur_el = arm_current_el(env);
3136         uint64_t sctlr = arm_sctlr(env, cur_el);
3137
3138         return (sctlr & (cur_el ? SCTLR_EE : SCTLR_E0E)) != 0;
3139     }
3140 }
3141
3142 #include "exec/cpu-all.h"
3143
3144 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
3145  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
3146  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
3147  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
3148  */
3149 FIELD(TBFLAG_ANY, AARCH64_STATE, 31, 1)
3150 FIELD(TBFLAG_ANY, MMUIDX, 28, 3)
3151 FIELD(TBFLAG_ANY, SS_ACTIVE, 27, 1)
3152 FIELD(TBFLAG_ANY, PSTATE_SS, 26, 1)
3153 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
3154 FIELD(TBFLAG_ANY, FPEXC_EL, 24, 2)
3155 FIELD(TBFLAG_ANY, BE_DATA, 23, 1)
3156
3157 /* Bit usage when in AArch32 state: */
3158 FIELD(TBFLAG_A32, THUMB, 0, 1)
3159 FIELD(TBFLAG_A32, VECLEN, 1, 3)
3160 FIELD(TBFLAG_A32, VECSTRIDE, 4, 2)
3161 /*
3162  * We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
3163  * checks on the other bits at runtime. This shares the same bits as
3164  * VECSTRIDE, which is OK as no XScale CPU has VFP.
3165  */
3166 FIELD(TBFLAG_A32, XSCALE_CPAR, 4, 2)
3167 /*
3168  * Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
3169  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
3170  * the same thing as the current security state of the processor!
3171  */
3172 FIELD(TBFLAG_A32, NS, 6, 1)
3173 FIELD(TBFLAG_A32, VFPEN, 7, 1)
3174 FIELD(TBFLAG_A32, CONDEXEC, 8, 8)
3175 FIELD(TBFLAG_A32, SCTLR_B, 16, 1)
3176 /* For M profile only, set if FPCCR.LSPACT is set */
3177 FIELD(TBFLAG_A32, LSPACT, 18, 1)
3178 /* For M profile only, set if we must create a new FP context */
3179 FIELD(TBFLAG_A32, NEW_FP_CTXT_NEEDED, 19, 1)
3180 /* For M profile only, set if FPCCR.S does not match current security state */
3181 FIELD(TBFLAG_A32, FPCCR_S_WRONG, 20, 1)
3182 /* For M profile only, Handler (ie not Thread) mode */
3183 FIELD(TBFLAG_A32, HANDLER, 21, 1)
3184 /* For M profile only, whether we should generate stack-limit checks */
3185 FIELD(TBFLAG_A32, STACKCHECK, 22, 1)
3186
3187 /* Bit usage when in AArch64 state */
3188 FIELD(TBFLAG_A64, TBII, 0, 2)
3189 FIELD(TBFLAG_A64, SVEEXC_EL, 2, 2)
3190 FIELD(TBFLAG_A64, ZCR_LEN, 4, 4)
3191 FIELD(TBFLAG_A64, PAUTH_ACTIVE, 8, 1)
3192 FIELD(TBFLAG_A64, BT, 9, 1)
3193 FIELD(TBFLAG_A64, BTYPE, 10, 2)
3194 FIELD(TBFLAG_A64, TBID, 12, 2)
3195
3196 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
3197 {
3198 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
3199     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
3200      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
3201      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
3202      */
3203     return
3204 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
3205         1 ^
3206 #endif
3207         sctlr_b;
3208 #else
3209     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
3210      * doing swaps that need to be reversed
3211      */
3212     return 0;
3213 #endif
3214 }
3215
3216 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
3217 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
3218 {
3219     return
3220 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
3221        1 ^
3222 #endif
3223        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
3224 }
3225 #endif
3226
3227 void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
3228                           target_ulong *cs_base, uint32_t *flags);
3229
3230 enum {
3231     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
3232     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
3233     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
3234 };
3235
3236 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
3237 /* Return the address space index to use for a memory access */
3238 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
3239 {
3240     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
3241 }
3242
3243 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
3244  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
3245  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
3246  */
3247 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
3248 {
3249     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
3250 }
3251 #endif
3252
3253 /**
3254  * arm_register_pre_el_change_hook:
3255  * Register a hook function which will be called immediately before this
3256  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
3257  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
3258  * to this function when the hook was registered.
3259  *
3260  * Note that if a pre-change hook is called, any registered post-change hooks
3261  * are guaranteed to subsequently be called.
3262  */
3263 void arm_register_pre_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHookFn *hook,
3264                                  void *opaque);
3265 /**
3266  * arm_register_el_change_hook:
3267  * Register a hook function which will be called immediately after this
3268  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
3269  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
3270  * to this function when the hook was registered.
3271  *
3272  * Note that any registered hooks registered here are guaranteed to be called
3273  * if pre-change hooks have been.
3274  */
3275 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHookFn *hook, void
3276         *opaque);
3277
3278 /**
3279  * aa32_vfp_dreg:
3280  * Return a pointer to the Dn register within env in 32-bit mode.
3281  */
3282 static inline uint64_t *aa32_vfp_dreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3283 {
3284     return &env->vfp.zregs[regno >> 1].d[regno & 1];
3285 }
3286
3287 /**
3288  * aa32_vfp_qreg:
3289  * Return a pointer to the Qn register within env in 32-bit mode.
3290  */
3291 static inline uint64_t *aa32_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3292 {
3293     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
3294 }
3295
3296 /**
3297  * aa64_vfp_qreg:
3298  * Return a pointer to the Qn register within env in 64-bit mode.
3299  */
3300 static inline uint64_t *aa64_vfp_qreg(CPUARMState *env, unsigned regno)
3301 {
3302     return &env->vfp.zregs[regno].d[0];
3303 }
3304
3305 /* Shared between translate-sve.c and sve_helper.c.  */
3306 extern const uint64_t pred_esz_masks[4];
3307
3308 /*
3309  * 32-bit feature tests via id registers.
3310  */
3311 static inline bool isar_feature_thumb_div(const ARMISARegisters *id)
3312 {
3313     return FIELD_EX32(id->id_isar0, ID_ISAR0, DIVIDE) != 0;
3314 }
3315
3316 static inline bool isar_feature_arm_div(const ARMISARegisters *id)
3317 {
3318     return FIELD_EX32(id->id_isar0, ID_ISAR0, DIVIDE) > 1;
3319 }
3320
3321 static inline bool isar_feature_jazelle(const ARMISARegisters *id)
3322 {
3323     return FIELD_EX32(id->id_isar1, ID_ISAR1, JAZELLE) != 0;
3324 }
3325
3326 static inline bool isar_feature_aa32_aes(const ARMISARegisters *id)
3327 {
3328     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, AES) != 0;
3329 }
3330
3331 static inline bool isar_feature_aa32_pmull(const ARMISARegisters *id)
3332 {
3333     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, AES) > 1;
3334 }
3335
3336 static inline bool isar_feature_aa32_sha1(const ARMISARegisters *id)
3337 {
3338     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, SHA1) != 0;
3339 }
3340
3341 static inline bool isar_feature_aa32_sha2(const ARMISARegisters *id)
3342 {
3343     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, SHA2) != 0;
3344 }
3345
3346 static inline bool isar_feature_aa32_crc32(const ARMISARegisters *id)
3347 {
3348     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, CRC32) != 0;
3349 }
3350
3351 static inline bool isar_feature_aa32_rdm(const ARMISARegisters *id)
3352 {
3353     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, RDM) != 0;
3354 }
3355
3356 static inline bool isar_feature_aa32_vcma(const ARMISARegisters *id)
3357 {
3358     return FIELD_EX32(id->id_isar5, ID_ISAR5, VCMA) != 0;
3359 }
3360
3361 static inline bool isar_feature_aa32_jscvt(const ARMISARegisters *id)
3362 {
3363     return FIELD_EX32(id->id_isar6, ID_ISAR6, JSCVT) != 0;
3364 }
3365
3366 static inline bool isar_feature_aa32_dp(const ARMISARegisters *id)
3367 {
3368     return FIELD_EX32(id->id_isar6, ID_ISAR6, DP) != 0;
3369 }
3370
3371 static inline bool isar_feature_aa32_fhm(const ARMISARegisters *id)
3372 {
3373     return FIELD_EX32(id->id_isar6, ID_ISAR6, FHM) != 0;
3374 }
3375
3376 static inline bool isar_feature_aa32_sb(const ARMISARegisters *id)
3377 {
3378     return FIELD_EX32(id->id_isar6, ID_ISAR6, SB) != 0;
3379 }
3380
3381 static inline bool isar_feature_aa32_predinv(const ARMISARegisters *id)
3382 {
3383     return FIELD_EX32(id->id_isar6, ID_ISAR6, SPECRES) != 0;
3384 }
3385
3386 static inline bool isar_feature_aa32_fp16_arith(const ARMISARegisters *id)
3387 {
3388     /*
3389      * This is a placeholder for use by VCMA until the rest of
3390      * the ARMv8.2-FP16 extension is implemented for aa32 mode.
3391      * At which point we can properly set and check MVFR1.FPHP.
3392      */
3393     return FIELD_EX64(id->id_aa64pfr0, ID_AA64PFR0, FP) == 1;
3394 }
3395
3396 /*
3397  * We always set the FP and SIMD FP16 fields to indicate identical
3398  * levels of support (assuming SIMD is implemented at all), so
3399  * we only need one set of accessors.
3400  */
3401 static inline bool isar_feature_aa32_fp16_spconv(const ARMISARegisters *id)
3402 {
3403     return FIELD_EX64(id->mvfr1, MVFR1, FPHP) > 0;
3404 }
3405
3406 static inline bool isar_feature_aa32_fp16_dpconv(const ARMISARegisters *id)
3407 {
3408     return FIELD_EX64(id->mvfr1, MVFR1, FPHP) > 1;
3409 }
3410
3411 static inline bool isar_feature_aa32_vsel(const ARMISARegisters *id)
3412 {
3413     return FIELD_EX64(id->mvfr2, MVFR2, FPMISC) >= 1;
3414 }
3415
3416 static inline bool isar_feature_aa32_vcvt_dr(const ARMISARegisters *id)
3417 {
3418     return FIELD_EX64(id->mvfr2, MVFR2, FPMISC) >= 2;
3419 }
3420
3421 static inline bool isar_feature_aa32_vrint(const ARMISARegisters *id)
3422 {
3423     return FIELD_EX64(id->mvfr2, MVFR2, FPMISC) >= 3;
3424 }
3425
3426 static inline bool isar_feature_aa32_vminmaxnm(const ARMISARegisters *id)
3427 {
3428     return FIELD_EX64(id->mvfr2, MVFR2, FPMISC) >= 4;
3429 }
3430
3431 /*
3432  * 64-bit feature tests via id registers.
3433  */
3434 static inline bool isar_feature_aa64_aes(const ARMISARegisters *id)
3435 {
3436     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, AES) != 0;
3437 }
3438
3439 static inline bool isar_feature_aa64_pmull(const ARMISARegisters *id)
3440 {
3441     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, AES) > 1;
3442 }
3443
3444 static inline bool isar_feature_aa64_sha1(const ARMISARegisters *id)
3445 {
3446     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SHA1) != 0;
3447 }
3448
3449 static inline bool isar_feature_aa64_sha256(const ARMISARegisters *id)
3450 {
3451     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SHA2) != 0;
3452 }
3453
3454 static inline bool isar_feature_aa64_sha512(const ARMISARegisters *id)
3455 {
3456     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SHA2) > 1;
3457 }
3458
3459 static inline bool isar_feature_aa64_crc32(const ARMISARegisters *id)
3460 {
3461     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, CRC32) != 0;
3462 }
3463
3464 static inline bool isar_feature_aa64_atomics(const ARMISARegisters *id)
3465 {
3466     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, ATOMIC) != 0;
3467 }
3468
3469 static inline bool isar_feature_aa64_rdm(const ARMISARegisters *id)
3470 {
3471     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, RDM) != 0;
3472 }
3473
3474 static inline bool isar_feature_aa64_sha3(const ARMISARegisters *id)
3475 {
3476     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SHA3) != 0;
3477 }
3478
3479 static inline bool isar_feature_aa64_sm3(const ARMISARegisters *id)
3480 {
3481     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SM3) != 0;
3482 }
3483
3484 static inline bool isar_feature_aa64_sm4(const ARMISARegisters *id)
3485 {
3486     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, SM4) != 0;
3487 }
3488
3489 static inline bool isar_feature_aa64_dp(const ARMISARegisters *id)
3490 {
3491     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, DP) != 0;
3492 }
3493
3494 static inline bool isar_feature_aa64_fhm(const ARMISARegisters *id)
3495 {
3496     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, FHM) != 0;
3497 }
3498
3499 static inline bool isar_feature_aa64_condm_4(const ARMISARegisters *id)
3500 {
3501     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, TS) != 0;
3502 }
3503
3504 static inline bool isar_feature_aa64_condm_5(const ARMISARegisters *id)
3505 {
3506     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar0, ID_AA64ISAR0, TS) >= 2;
3507 }
3508
3509 static inline bool isar_feature_aa64_jscvt(const ARMISARegisters *id)
3510 {
3511     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar1, ID_AA64ISAR1, JSCVT) != 0;
3512 }
3513
3514 static inline bool isar_feature_aa64_fcma(const ARMISARegisters *id)
3515 {
3516     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar1, ID_AA64ISAR1, FCMA) != 0;
3517 }
3518
3519 static inline bool isar_feature_aa64_pauth(const ARMISARegisters *id)
3520 {
3521     /*
3522      * Note that while QEMU will only implement the architected algorithm
3523      * QARMA, and thus APA+GPA, the host cpu for kvm may use implementation
3524      * defined algorithms, and thus API+GPI, and this predicate controls
3525      * migration of the 128-bit keys.
3526      */
3527     return (id->id_aa64isar1 &
3528             (FIELD_DP64(0, ID_AA64ISAR1, APA, 0xf) |
3529              FIELD_DP64(0, ID_AA64ISAR1, API, 0xf) |
3530              FIELD_DP64(0, ID_AA64ISAR1, GPA, 0xf) |
3531              FIELD_DP64(0, ID_AA64ISAR1, GPI, 0xf))) != 0;
3532 }
3533
3534 static inline bool isar_feature_aa64_sb(const ARMISARegisters *id)
3535 {
3536     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar1, ID_AA64ISAR1, SB) != 0;
3537 }
3538
3539 static inline bool isar_feature_aa64_predinv(const ARMISARegisters *id)
3540 {
3541     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar1, ID_AA64ISAR1, SPECRES) != 0;
3542 }
3543
3544 static inline bool isar_feature_aa64_frint(const ARMISARegisters *id)
3545 {
3546     return FIELD_EX64(id->id_aa64isar1, ID_AA64ISAR1, FRINTTS) != 0;
3547 }
3548
3549 static inline bool isar_feature_aa64_fp16(const ARMISARegisters *id)
3550 {
3551     /* We always set the AdvSIMD and FP fields identically wrt FP16.  */
3552     return FIELD_EX64(id->id_aa64pfr0, ID_AA64PFR0, FP) == 1;
3553 }
3554
3555 static inline bool isar_feature_aa64_aa32(const ARMISARegisters *id)
3556 {
3557     return FIELD_EX64(id->id_aa64pfr0, ID_AA64PFR0, EL0) >= 2;
3558 }
3559
3560 static inline bool isar_feature_aa64_sve(const ARMISARegisters *id)
3561 {
3562     return FIELD_EX64(id->id_aa64pfr0, ID_AA64PFR0, SVE) != 0;
3563 }
3564
3565 static inline bool isar_feature_aa64_lor(const ARMISARegisters *id)
3566 {
3567     return FIELD_EX64(id->id_aa64mmfr1, ID_AA64MMFR1, LO) != 0;
3568 }
3569
3570 static inline bool isar_feature_aa64_bti(const ARMISARegisters *id)
3571 {
3572     return FIELD_EX64(id->id_aa64pfr1, ID_AA64PFR1, BT) != 0;
3573 }
3574
3575 /*
3576  * Forward to the above feature tests given an ARMCPU pointer.
3577  */
3578 #define cpu_isar_feature(name, cpu) \
3579     ({ ARMCPU *cpu_ = (cpu); isar_feature_##name(&cpu_->isar); })
3580
3581 #endif
This page took 0.222148 seconds and 4 git commands to generate.