OSDN Git Service

16c7c10bfbb38db29c6d707b702e2a1e36711f06
[qmiga/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
25 #if defined(TARGET_AARCH64)
26   /* AArch64 definitions */
27 #  define TARGET_LONG_BITS 64
28 #else
29 #  define TARGET_LONG_BITS 32
30 #endif
31
32 #define CPUArchState struct CPUARMState
33
34 #include "qemu-common.h"
35 #include "cpu-qom.h"
36 #include "exec/cpu-defs.h"
37
38 #include "fpu/softfloat.h"
39
40 #define EXCP_UDEF            1   /* undefined instruction */
41 #define EXCP_SWI             2   /* software interrupt */
42 #define EXCP_PREFETCH_ABORT  3
43 #define EXCP_DATA_ABORT      4
44 #define EXCP_IRQ             5
45 #define EXCP_FIQ             6
46 #define EXCP_BKPT            7
47 #define EXCP_EXCEPTION_EXIT  8   /* Return from v7M exception.  */
48 #define EXCP_KERNEL_TRAP     9   /* Jumped to kernel code page.  */
49 #define EXCP_HVC            11   /* HyperVisor Call */
50 #define EXCP_HYP_TRAP       12
51 #define EXCP_SMC            13   /* Secure Monitor Call */
52 #define EXCP_VIRQ           14
53 #define EXCP_VFIQ           15
54 #define EXCP_SEMIHOST       16   /* semihosting call */
55
56 #define ARMV7M_EXCP_RESET   1
57 #define ARMV7M_EXCP_NMI     2
58 #define ARMV7M_EXCP_HARD    3
59 #define ARMV7M_EXCP_MEM     4
60 #define ARMV7M_EXCP_BUS     5
61 #define ARMV7M_EXCP_USAGE   6
62 #define ARMV7M_EXCP_SVC     11
63 #define ARMV7M_EXCP_DEBUG   12
64 #define ARMV7M_EXCP_PENDSV  14
65 #define ARMV7M_EXCP_SYSTICK 15
66
67 /* ARM-specific interrupt pending bits.  */
68 #define CPU_INTERRUPT_FIQ   CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_1
69 #define CPU_INTERRUPT_VIRQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_2
70 #define CPU_INTERRUPT_VFIQ  CPU_INTERRUPT_TGT_EXT_3
71
72 /* The usual mapping for an AArch64 system register to its AArch32
73  * counterpart is for the 32 bit world to have access to the lower
74  * half only (with writes leaving the upper half untouched). It's
75  * therefore useful to be able to pass TCG the offset of the least
76  * significant half of a uint64_t struct member.
77  */
78 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
79 #define offsetoflow32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
80 #define offsetofhigh32(S, M) offsetof(S, M)
81 #else
82 #define offsetoflow32(S, M) offsetof(S, M)
83 #define offsetofhigh32(S, M) (offsetof(S, M) + sizeof(uint32_t))
84 #endif
85
86 /* Meanings of the ARMCPU object's four inbound GPIO lines */
87 #define ARM_CPU_IRQ 0
88 #define ARM_CPU_FIQ 1
89 #define ARM_CPU_VIRQ 2
90 #define ARM_CPU_VFIQ 3
91
92 #define NB_MMU_MODES 7
93 /* ARM-specific extra insn start words:
94  * 1: Conditional execution bits
95  * 2: Partial exception syndrome for data aborts
96  */
97 #define TARGET_INSN_START_EXTRA_WORDS 2
98
99 /* The 2nd extra word holding syndrome info for data aborts does not use
100  * the upper 6 bits nor the lower 14 bits. We mask and shift it down to
101  * help the sleb128 encoder do a better job.
102  * When restoring the CPU state, we shift it back up.
103  */
104 #define ARM_INSN_START_WORD2_MASK ((1 << 26) - 1)
105 #define ARM_INSN_START_WORD2_SHIFT 14
106
107 /* We currently assume float and double are IEEE single and double
108    precision respectively.
109    Doing runtime conversions is tricky because VFP registers may contain
110    integer values (eg. as the result of a FTOSI instruction).
111    s<2n> maps to the least significant half of d<n>
112    s<2n+1> maps to the most significant half of d<n>
113  */
114
115 /* CPU state for each instance of a generic timer (in cp15 c14) */
116 typedef struct ARMGenericTimer {
117     uint64_t cval; /* Timer CompareValue register */
118     uint64_t ctl; /* Timer Control register */
119 } ARMGenericTimer;
120
121 #define GTIMER_PHYS 0
122 #define GTIMER_VIRT 1
123 #define GTIMER_HYP  2
124 #define GTIMER_SEC  3
125 #define NUM_GTIMERS 4
126
127 typedef struct {
128     uint64_t raw_tcr;
129     uint32_t mask;
130     uint32_t base_mask;
131 } TCR;
132
133 typedef struct CPUARMState {
134     /* Regs for current mode.  */
135     uint32_t regs[16];
136
137     /* 32/64 switch only happens when taking and returning from
138      * exceptions so the overlap semantics are taken care of then
139      * instead of having a complicated union.
140      */
141     /* Regs for A64 mode.  */
142     uint64_t xregs[32];
143     uint64_t pc;
144     /* PSTATE isn't an architectural register for ARMv8. However, it is
145      * convenient for us to assemble the underlying state into a 32 bit format
146      * identical to the architectural format used for the SPSR. (This is also
147      * what the Linux kernel's 'pstate' field in signal handlers and KVM's
148      * 'pstate' register are.) Of the PSTATE bits:
149      *  NZCV are kept in the split out env->CF/VF/NF/ZF, (which have the same
150      *    semantics as for AArch32, as described in the comments on each field)
151      *  nRW (also known as M[4]) is kept, inverted, in env->aarch64
152      *  DAIF (exception masks) are kept in env->daif
153      *  all other bits are stored in their correct places in env->pstate
154      */
155     uint32_t pstate;
156     uint32_t aarch64; /* 1 if CPU is in aarch64 state; inverse of PSTATE.nRW */
157
158     /* Frequently accessed CPSR bits are stored separately for efficiency.
159        This contains all the other bits.  Use cpsr_{read,write} to access
160        the whole CPSR.  */
161     uint32_t uncached_cpsr;
162     uint32_t spsr;
163
164     /* Banked registers.  */
165     uint64_t banked_spsr[8];
166     uint32_t banked_r13[8];
167     uint32_t banked_r14[8];
168
169     /* These hold r8-r12.  */
170     uint32_t usr_regs[5];
171     uint32_t fiq_regs[5];
172
173     /* cpsr flag cache for faster execution */
174     uint32_t CF; /* 0 or 1 */
175     uint32_t VF; /* V is the bit 31. All other bits are undefined */
176     uint32_t NF; /* N is bit 31. All other bits are undefined.  */
177     uint32_t ZF; /* Z set if zero.  */
178     uint32_t QF; /* 0 or 1 */
179     uint32_t GE; /* cpsr[19:16] */
180     uint32_t thumb; /* cpsr[5]. 0 = arm mode, 1 = thumb mode. */
181     uint32_t condexec_bits; /* IT bits.  cpsr[15:10,26:25].  */
182     uint64_t daif; /* exception masks, in the bits they are in PSTATE */
183
184     uint64_t elr_el[4]; /* AArch64 exception link regs  */
185     uint64_t sp_el[4]; /* AArch64 banked stack pointers */
186
187     /* System control coprocessor (cp15) */
188     struct {
189         uint32_t c0_cpuid;
190         union { /* Cache size selection */
191             struct {
192                 uint64_t _unused_csselr0;
193                 uint64_t csselr_ns;
194                 uint64_t _unused_csselr1;
195                 uint64_t csselr_s;
196             };
197             uint64_t csselr_el[4];
198         };
199         union { /* System control register. */
200             struct {
201                 uint64_t _unused_sctlr;
202                 uint64_t sctlr_ns;
203                 uint64_t hsctlr;
204                 uint64_t sctlr_s;
205             };
206             uint64_t sctlr_el[4];
207         };
208         uint64_t cpacr_el1; /* Architectural feature access control register */
209         uint64_t cptr_el[4];  /* ARMv8 feature trap registers */
210         uint32_t c1_xscaleauxcr; /* XScale auxiliary control register.  */
211         uint64_t sder; /* Secure debug enable register. */
212         uint32_t nsacr; /* Non-secure access control register. */
213         union { /* MMU translation table base 0. */
214             struct {
215                 uint64_t _unused_ttbr0_0;
216                 uint64_t ttbr0_ns;
217                 uint64_t _unused_ttbr0_1;
218                 uint64_t ttbr0_s;
219             };
220             uint64_t ttbr0_el[4];
221         };
222         union { /* MMU translation table base 1. */
223             struct {
224                 uint64_t _unused_ttbr1_0;
225                 uint64_t ttbr1_ns;
226                 uint64_t _unused_ttbr1_1;
227                 uint64_t ttbr1_s;
228             };
229             uint64_t ttbr1_el[4];
230         };
231         uint64_t vttbr_el2; /* Virtualization Translation Table Base.  */
232         /* MMU translation table base control. */
233         TCR tcr_el[4];
234         TCR vtcr_el2; /* Virtualization Translation Control.  */
235         uint32_t c2_data; /* MPU data cacheable bits.  */
236         uint32_t c2_insn; /* MPU instruction cacheable bits.  */
237         union { /* MMU domain access control register
238                  * MPU write buffer control.
239                  */
240             struct {
241                 uint64_t dacr_ns;
242                 uint64_t dacr_s;
243             };
244             struct {
245                 uint64_t dacr32_el2;
246             };
247         };
248         uint32_t pmsav5_data_ap; /* PMSAv5 MPU data access permissions */
249         uint32_t pmsav5_insn_ap; /* PMSAv5 MPU insn access permissions */
250         uint64_t hcr_el2; /* Hypervisor configuration register */
251         uint64_t scr_el3; /* Secure configuration register.  */
252         union { /* Fault status registers.  */
253             struct {
254                 uint64_t ifsr_ns;
255                 uint64_t ifsr_s;
256             };
257             struct {
258                 uint64_t ifsr32_el2;
259             };
260         };
261         union {
262             struct {
263                 uint64_t _unused_dfsr;
264                 uint64_t dfsr_ns;
265                 uint64_t hsr;
266                 uint64_t dfsr_s;
267             };
268             uint64_t esr_el[4];
269         };
270         uint32_t c6_region[8]; /* MPU base/size registers.  */
271         union { /* Fault address registers. */
272             struct {
273                 uint64_t _unused_far0;
274 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
275                 uint32_t ifar_ns;
276                 uint32_t dfar_ns;
277                 uint32_t ifar_s;
278                 uint32_t dfar_s;
279 #else
280                 uint32_t dfar_ns;
281                 uint32_t ifar_ns;
282                 uint32_t dfar_s;
283                 uint32_t ifar_s;
284 #endif
285                 uint64_t _unused_far3;
286             };
287             uint64_t far_el[4];
288         };
289         uint64_t hpfar_el2;
290         uint64_t hstr_el2;
291         union { /* Translation result. */
292             struct {
293                 uint64_t _unused_par_0;
294                 uint64_t par_ns;
295                 uint64_t _unused_par_1;
296                 uint64_t par_s;
297             };
298             uint64_t par_el[4];
299         };
300
301         uint32_t c6_rgnr;
302
303         uint32_t c9_insn; /* Cache lockdown registers.  */
304         uint32_t c9_data;
305         uint64_t c9_pmcr; /* performance monitor control register */
306         uint64_t c9_pmcnten; /* perf monitor counter enables */
307         uint32_t c9_pmovsr; /* perf monitor overflow status */
308         uint32_t c9_pmxevtyper; /* perf monitor event type */
309         uint32_t c9_pmuserenr; /* perf monitor user enable */
310         uint32_t c9_pminten; /* perf monitor interrupt enables */
311         union { /* Memory attribute redirection */
312             struct {
313 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
314                 uint64_t _unused_mair_0;
315                 uint32_t mair1_ns;
316                 uint32_t mair0_ns;
317                 uint64_t _unused_mair_1;
318                 uint32_t mair1_s;
319                 uint32_t mair0_s;
320 #else
321                 uint64_t _unused_mair_0;
322                 uint32_t mair0_ns;
323                 uint32_t mair1_ns;
324                 uint64_t _unused_mair_1;
325                 uint32_t mair0_s;
326                 uint32_t mair1_s;
327 #endif
328             };
329             uint64_t mair_el[4];
330         };
331         union { /* vector base address register */
332             struct {
333                 uint64_t _unused_vbar;
334                 uint64_t vbar_ns;
335                 uint64_t hvbar;
336                 uint64_t vbar_s;
337             };
338             uint64_t vbar_el[4];
339         };
340         uint32_t mvbar; /* (monitor) vector base address register */
341         struct { /* FCSE PID. */
342             uint32_t fcseidr_ns;
343             uint32_t fcseidr_s;
344         };
345         union { /* Context ID. */
346             struct {
347                 uint64_t _unused_contextidr_0;
348                 uint64_t contextidr_ns;
349                 uint64_t _unused_contextidr_1;
350                 uint64_t contextidr_s;
351             };
352             uint64_t contextidr_el[4];
353         };
354         union { /* User RW Thread register. */
355             struct {
356                 uint64_t tpidrurw_ns;
357                 uint64_t tpidrprw_ns;
358                 uint64_t htpidr;
359                 uint64_t _tpidr_el3;
360             };
361             uint64_t tpidr_el[4];
362         };
363         /* The secure banks of these registers don't map anywhere */
364         uint64_t tpidrurw_s;
365         uint64_t tpidrprw_s;
366         uint64_t tpidruro_s;
367
368         union { /* User RO Thread register. */
369             uint64_t tpidruro_ns;
370             uint64_t tpidrro_el[1];
371         };
372         uint64_t c14_cntfrq; /* Counter Frequency register */
373         uint64_t c14_cntkctl; /* Timer Control register */
374         uint32_t cnthctl_el2; /* Counter/Timer Hyp Control register */
375         uint64_t cntvoff_el2; /* Counter Virtual Offset register */
376         ARMGenericTimer c14_timer[NUM_GTIMERS];
377         uint32_t c15_cpar; /* XScale Coprocessor Access Register */
378         uint32_t c15_ticonfig; /* TI925T configuration byte.  */
379         uint32_t c15_i_max; /* Maximum D-cache dirty line index.  */
380         uint32_t c15_i_min; /* Minimum D-cache dirty line index.  */
381         uint32_t c15_threadid; /* TI debugger thread-ID.  */
382         uint32_t c15_config_base_address; /* SCU base address.  */
383         uint32_t c15_diagnostic; /* diagnostic register */
384         uint32_t c15_power_diagnostic;
385         uint32_t c15_power_control; /* power control */
386         uint64_t dbgbvr[16]; /* breakpoint value registers */
387         uint64_t dbgbcr[16]; /* breakpoint control registers */
388         uint64_t dbgwvr[16]; /* watchpoint value registers */
389         uint64_t dbgwcr[16]; /* watchpoint control registers */
390         uint64_t mdscr_el1;
391         uint64_t oslsr_el1; /* OS Lock Status */
392         uint64_t mdcr_el2;
393         uint64_t mdcr_el3;
394         /* If the counter is enabled, this stores the last time the counter
395          * was reset. Otherwise it stores the counter value
396          */
397         uint64_t c15_ccnt;
398         uint64_t pmccfiltr_el0; /* Performance Monitor Filter Register */
399         uint64_t vpidr_el2; /* Virtualization Processor ID Register */
400         uint64_t vmpidr_el2; /* Virtualization Multiprocessor ID Register */
401     } cp15;
402
403     struct {
404         uint32_t other_sp;
405         uint32_t vecbase;
406         uint32_t basepri;
407         uint32_t control;
408         int current_sp;
409         int exception;
410     } v7m;
411
412     /* Information associated with an exception about to be taken:
413      * code which raises an exception must set cs->exception_index and
414      * the relevant parts of this structure; the cpu_do_interrupt function
415      * will then set the guest-visible registers as part of the exception
416      * entry process.
417      */
418     struct {
419         uint32_t syndrome; /* AArch64 format syndrome register */
420         uint32_t fsr; /* AArch32 format fault status register info */
421         uint64_t vaddress; /* virtual addr associated with exception, if any */
422         uint32_t target_el; /* EL the exception should be targeted for */
423         /* If we implement EL2 we will also need to store information
424          * about the intermediate physical address for stage 2 faults.
425          */
426     } exception;
427
428     /* Thumb-2 EE state.  */
429     uint32_t teecr;
430     uint32_t teehbr;
431
432     /* VFP coprocessor state.  */
433     struct {
434         /* VFP/Neon register state. Note that the mapping between S, D and Q
435          * views of the register bank differs between AArch64 and AArch32:
436          * In AArch32:
437          *  Qn = regs[2n+1]:regs[2n]
438          *  Dn = regs[n]
439          *  Sn = regs[n/2] bits 31..0 for even n, and bits 63..32 for odd n
440          * (and regs[32] to regs[63] are inaccessible)
441          * In AArch64:
442          *  Qn = regs[2n+1]:regs[2n]
443          *  Dn = regs[2n]
444          *  Sn = regs[2n] bits 31..0
445          * This corresponds to the architecturally defined mapping between
446          * the two execution states, and means we do not need to explicitly
447          * map these registers when changing states.
448          */
449         float64 regs[64];
450
451         uint32_t xregs[16];
452         /* We store these fpcsr fields separately for convenience.  */
453         int vec_len;
454         int vec_stride;
455
456         /* scratch space when Tn are not sufficient.  */
457         uint32_t scratch[8];
458
459         /* fp_status is the "normal" fp status. standard_fp_status retains
460          * values corresponding to the ARM "Standard FPSCR Value", ie
461          * default-NaN, flush-to-zero, round-to-nearest and is used by
462          * any operations (generally Neon) which the architecture defines
463          * as controlled by the standard FPSCR value rather than the FPSCR.
464          *
465          * To avoid having to transfer exception bits around, we simply
466          * say that the FPSCR cumulative exception flags are the logical
467          * OR of the flags in the two fp statuses. This relies on the
468          * only thing which needs to read the exception flags being
469          * an explicit FPSCR read.
470          */
471         float_status fp_status;
472         float_status standard_fp_status;
473     } vfp;
474     uint64_t exclusive_addr;
475     uint64_t exclusive_val;
476     uint64_t exclusive_high;
477
478     /* iwMMXt coprocessor state.  */
479     struct {
480         uint64_t regs[16];
481         uint64_t val;
482
483         uint32_t cregs[16];
484     } iwmmxt;
485
486 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
487     /* For usermode syscall translation.  */
488     int eabi;
489 #endif
490
491     struct CPUBreakpoint *cpu_breakpoint[16];
492     struct CPUWatchpoint *cpu_watchpoint[16];
493
494     /* Fields up to this point are cleared by a CPU reset */
495     struct {} end_reset_fields;
496
497     CPU_COMMON
498
499     /* Fields after CPU_COMMON are preserved across CPU reset. */
500
501     /* Internal CPU feature flags.  */
502     uint64_t features;
503
504     /* PMSAv7 MPU */
505     struct {
506         uint32_t *drbar;
507         uint32_t *drsr;
508         uint32_t *dracr;
509     } pmsav7;
510
511     void *nvic;
512     const struct arm_boot_info *boot_info;
513 } CPUARMState;
514
515 /**
516  * ARMELChangeHook:
517  * type of a function which can be registered via arm_register_el_change_hook()
518  * to get callbacks when the CPU changes its exception level or mode.
519  */
520 typedef void ARMELChangeHook(ARMCPU *cpu, void *opaque);
521
522 /**
523  * ARMCPU:
524  * @env: #CPUARMState
525  *
526  * An ARM CPU core.
527  */
528 struct ARMCPU {
529     /*< private >*/
530     CPUState parent_obj;
531     /*< public >*/
532
533     CPUARMState env;
534
535     /* Coprocessor information */
536     GHashTable *cp_regs;
537     /* For marshalling (mostly coprocessor) register state between the
538      * kernel and QEMU (for KVM) and between two QEMUs (for migration),
539      * we use these arrays.
540      */
541     /* List of register indexes managed via these arrays; (full KVM style
542      * 64 bit indexes, not CPRegInfo 32 bit indexes)
543      */
544     uint64_t *cpreg_indexes;
545     /* Values of the registers (cpreg_indexes[i]'s value is cpreg_values[i]) */
546     uint64_t *cpreg_values;
547     /* Length of the indexes, values, reset_values arrays */
548     int32_t cpreg_array_len;
549     /* These are used only for migration: incoming data arrives in
550      * these fields and is sanity checked in post_load before copying
551      * to the working data structures above.
552      */
553     uint64_t *cpreg_vmstate_indexes;
554     uint64_t *cpreg_vmstate_values;
555     int32_t cpreg_vmstate_array_len;
556
557     /* Timers used by the generic (architected) timer */
558     QEMUTimer *gt_timer[NUM_GTIMERS];
559     /* GPIO outputs for generic timer */
560     qemu_irq gt_timer_outputs[NUM_GTIMERS];
561     /* GPIO output for GICv3 maintenance interrupt signal */
562     qemu_irq gicv3_maintenance_interrupt;
563
564     /* MemoryRegion to use for secure physical accesses */
565     MemoryRegion *secure_memory;
566
567     /* 'compatible' string for this CPU for Linux device trees */
568     const char *dtb_compatible;
569
570     /* PSCI version for this CPU
571      * Bits[31:16] = Major Version
572      * Bits[15:0] = Minor Version
573      */
574     uint32_t psci_version;
575
576     /* Should CPU start in PSCI powered-off state? */
577     bool start_powered_off;
578     /* CPU currently in PSCI powered-off state */
579     bool powered_off;
580     /* CPU has security extension */
581     bool has_el3;
582     /* CPU has PMU (Performance Monitor Unit) */
583     bool has_pmu;
584
585     /* CPU has memory protection unit */
586     bool has_mpu;
587     /* PMSAv7 MPU number of supported regions */
588     uint32_t pmsav7_dregion;
589
590     /* PSCI conduit used to invoke PSCI methods
591      * 0 - disabled, 1 - smc, 2 - hvc
592      */
593     uint32_t psci_conduit;
594
595     /* [QEMU_]KVM_ARM_TARGET_* constant for this CPU, or
596      * QEMU_KVM_ARM_TARGET_NONE if the kernel doesn't support this CPU type.
597      */
598     uint32_t kvm_target;
599
600     /* KVM init features for this CPU */
601     uint32_t kvm_init_features[7];
602
603     /* Uniprocessor system with MP extensions */
604     bool mp_is_up;
605
606     /* The instance init functions for implementation-specific subclasses
607      * set these fields to specify the implementation-dependent values of
608      * various constant registers and reset values of non-constant
609      * registers.
610      * Some of these might become QOM properties eventually.
611      * Field names match the official register names as defined in the
612      * ARMv7AR ARM Architecture Reference Manual. A reset_ prefix
613      * is used for reset values of non-constant registers; no reset_
614      * prefix means a constant register.
615      */
616     uint32_t midr;
617     uint32_t revidr;
618     uint32_t reset_fpsid;
619     uint32_t mvfr0;
620     uint32_t mvfr1;
621     uint32_t mvfr2;
622     uint32_t ctr;
623     uint32_t reset_sctlr;
624     uint32_t id_pfr0;
625     uint32_t id_pfr1;
626     uint32_t id_dfr0;
627     uint32_t pmceid0;
628     uint32_t pmceid1;
629     uint32_t id_afr0;
630     uint32_t id_mmfr0;
631     uint32_t id_mmfr1;
632     uint32_t id_mmfr2;
633     uint32_t id_mmfr3;
634     uint32_t id_mmfr4;
635     uint32_t id_isar0;
636     uint32_t id_isar1;
637     uint32_t id_isar2;
638     uint32_t id_isar3;
639     uint32_t id_isar4;
640     uint32_t id_isar5;
641     uint64_t id_aa64pfr0;
642     uint64_t id_aa64pfr1;
643     uint64_t id_aa64dfr0;
644     uint64_t id_aa64dfr1;
645     uint64_t id_aa64afr0;
646     uint64_t id_aa64afr1;
647     uint64_t id_aa64isar0;
648     uint64_t id_aa64isar1;
649     uint64_t id_aa64mmfr0;
650     uint64_t id_aa64mmfr1;
651     uint32_t dbgdidr;
652     uint32_t clidr;
653     uint64_t mp_affinity; /* MP ID without feature bits */
654     /* The elements of this array are the CCSIDR values for each cache,
655      * in the order L1DCache, L1ICache, L2DCache, L2ICache, etc.
656      */
657     uint32_t ccsidr[16];
658     uint64_t reset_cbar;
659     uint32_t reset_auxcr;
660     bool reset_hivecs;
661     /* DCZ blocksize, in log_2(words), ie low 4 bits of DCZID_EL0 */
662     uint32_t dcz_blocksize;
663     uint64_t rvbar;
664
665     /* Configurable aspects of GIC cpu interface (which is part of the CPU) */
666     int gic_num_lrs; /* number of list registers */
667     int gic_vpribits; /* number of virtual priority bits */
668     int gic_vprebits; /* number of virtual preemption bits */
669
670     ARMELChangeHook *el_change_hook;
671     void *el_change_hook_opaque;
672 };
673
674 static inline ARMCPU *arm_env_get_cpu(CPUARMState *env)
675 {
676     return container_of(env, ARMCPU, env);
677 }
678
679 #define ENV_GET_CPU(e) CPU(arm_env_get_cpu(e))
680
681 #define ENV_OFFSET offsetof(ARMCPU, env)
682
683 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
684 extern const struct VMStateDescription vmstate_arm_cpu;
685 #endif
686
687 void arm_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
688 void arm_v7m_cpu_do_interrupt(CPUState *cpu);
689 bool arm_cpu_exec_interrupt(CPUState *cpu, int int_req);
690
691 void arm_cpu_dump_state(CPUState *cs, FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf,
692                         int flags);
693
694 hwaddr arm_cpu_get_phys_page_attrs_debug(CPUState *cpu, vaddr addr,
695                                          MemTxAttrs *attrs);
696
697 int arm_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
698 int arm_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
699
700 int arm_cpu_write_elf64_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
701                              int cpuid, void *opaque);
702 int arm_cpu_write_elf32_note(WriteCoreDumpFunction f, CPUState *cs,
703                              int cpuid, void *opaque);
704
705 #ifdef TARGET_AARCH64
706 int aarch64_cpu_gdb_read_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
707 int aarch64_cpu_gdb_write_register(CPUState *cpu, uint8_t *buf, int reg);
708 #endif
709
710 ARMCPU *cpu_arm_init(const char *cpu_model);
711 target_ulong do_arm_semihosting(CPUARMState *env);
712 void aarch64_sync_32_to_64(CPUARMState *env);
713 void aarch64_sync_64_to_32(CPUARMState *env);
714
715 static inline bool is_a64(CPUARMState *env)
716 {
717     return env->aarch64;
718 }
719
720 /* you can call this signal handler from your SIGBUS and SIGSEGV
721    signal handlers to inform the virtual CPU of exceptions. non zero
722    is returned if the signal was handled by the virtual CPU.  */
723 int cpu_arm_signal_handler(int host_signum, void *pinfo,
724                            void *puc);
725
726 /**
727  * pmccntr_sync
728  * @env: CPUARMState
729  *
730  * Synchronises the counter in the PMCCNTR. This must always be called twice,
731  * once before any action that might affect the timer and again afterwards.
732  * The function is used to swap the state of the register if required.
733  * This only happens when not in user mode (!CONFIG_USER_ONLY)
734  */
735 void pmccntr_sync(CPUARMState *env);
736
737 /* SCTLR bit meanings. Several bits have been reused in newer
738  * versions of the architecture; in that case we define constants
739  * for both old and new bit meanings. Code which tests against those
740  * bits should probably check or otherwise arrange that the CPU
741  * is the architectural version it expects.
742  */
743 #define SCTLR_M       (1U << 0)
744 #define SCTLR_A       (1U << 1)
745 #define SCTLR_C       (1U << 2)
746 #define SCTLR_W       (1U << 3) /* up to v6; RAO in v7 */
747 #define SCTLR_SA      (1U << 3)
748 #define SCTLR_P       (1U << 4) /* up to v5; RAO in v6 and v7 */
749 #define SCTLR_SA0     (1U << 4) /* v8 onward, AArch64 only */
750 #define SCTLR_D       (1U << 5) /* up to v5; RAO in v6 */
751 #define SCTLR_CP15BEN (1U << 5) /* v7 onward */
752 #define SCTLR_L       (1U << 6) /* up to v5; RAO in v6 and v7; RAZ in v8 */
753 #define SCTLR_B       (1U << 7) /* up to v6; RAZ in v7 */
754 #define SCTLR_ITD     (1U << 7) /* v8 onward */
755 #define SCTLR_S       (1U << 8) /* up to v6; RAZ in v7 */
756 #define SCTLR_SED     (1U << 8) /* v8 onward */
757 #define SCTLR_R       (1U << 9) /* up to v6; RAZ in v7 */
758 #define SCTLR_UMA     (1U << 9) /* v8 onward, AArch64 only */
759 #define SCTLR_F       (1U << 10) /* up to v6 */
760 #define SCTLR_SW      (1U << 10) /* v7 onward */
761 #define SCTLR_Z       (1U << 11)
762 #define SCTLR_I       (1U << 12)
763 #define SCTLR_V       (1U << 13)
764 #define SCTLR_RR      (1U << 14) /* up to v7 */
765 #define SCTLR_DZE     (1U << 14) /* v8 onward, AArch64 only */
766 #define SCTLR_L4      (1U << 15) /* up to v6; RAZ in v7 */
767 #define SCTLR_UCT     (1U << 15) /* v8 onward, AArch64 only */
768 #define SCTLR_DT      (1U << 16) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
769 #define SCTLR_nTWI    (1U << 16) /* v8 onward */
770 #define SCTLR_HA      (1U << 17)
771 #define SCTLR_BR      (1U << 17) /* PMSA only */
772 #define SCTLR_IT      (1U << 18) /* up to ??, RAO in v6 and v7 */
773 #define SCTLR_nTWE    (1U << 18) /* v8 onward */
774 #define SCTLR_WXN     (1U << 19)
775 #define SCTLR_ST      (1U << 20) /* up to ??, RAZ in v6 */
776 #define SCTLR_UWXN    (1U << 20) /* v7 onward */
777 #define SCTLR_FI      (1U << 21)
778 #define SCTLR_U       (1U << 22)
779 #define SCTLR_XP      (1U << 23) /* up to v6; v7 onward RAO */
780 #define SCTLR_VE      (1U << 24) /* up to v7 */
781 #define SCTLR_E0E     (1U << 24) /* v8 onward, AArch64 only */
782 #define SCTLR_EE      (1U << 25)
783 #define SCTLR_L2      (1U << 26) /* up to v6, RAZ in v7 */
784 #define SCTLR_UCI     (1U << 26) /* v8 onward, AArch64 only */
785 #define SCTLR_NMFI    (1U << 27)
786 #define SCTLR_TRE     (1U << 28)
787 #define SCTLR_AFE     (1U << 29)
788 #define SCTLR_TE      (1U << 30)
789
790 #define CPTR_TCPAC    (1U << 31)
791 #define CPTR_TTA      (1U << 20)
792 #define CPTR_TFP      (1U << 10)
793
794 #define MDCR_EPMAD    (1U << 21)
795 #define MDCR_EDAD     (1U << 20)
796 #define MDCR_SPME     (1U << 17)
797 #define MDCR_SDD      (1U << 16)
798 #define MDCR_SPD      (3U << 14)
799 #define MDCR_TDRA     (1U << 11)
800 #define MDCR_TDOSA    (1U << 10)
801 #define MDCR_TDA      (1U << 9)
802 #define MDCR_TDE      (1U << 8)
803 #define MDCR_HPME     (1U << 7)
804 #define MDCR_TPM      (1U << 6)
805 #define MDCR_TPMCR    (1U << 5)
806
807 /* Not all of the MDCR_EL3 bits are present in the 32-bit SDCR */
808 #define SDCR_VALID_MASK (MDCR_EPMAD | MDCR_EDAD | MDCR_SPME | MDCR_SPD)
809
810 #define CPSR_M (0x1fU)
811 #define CPSR_T (1U << 5)
812 #define CPSR_F (1U << 6)
813 #define CPSR_I (1U << 7)
814 #define CPSR_A (1U << 8)
815 #define CPSR_E (1U << 9)
816 #define CPSR_IT_2_7 (0xfc00U)
817 #define CPSR_GE (0xfU << 16)
818 #define CPSR_IL (1U << 20)
819 /* Note that the RESERVED bits include bit 21, which is PSTATE_SS in
820  * an AArch64 SPSR but RES0 in AArch32 SPSR and CPSR. In QEMU we use
821  * env->uncached_cpsr bit 21 to store PSTATE.SS when executing in AArch32,
822  * where it is live state but not accessible to the AArch32 code.
823  */
824 #define CPSR_RESERVED (0x7U << 21)
825 #define CPSR_J (1U << 24)
826 #define CPSR_IT_0_1 (3U << 25)
827 #define CPSR_Q (1U << 27)
828 #define CPSR_V (1U << 28)
829 #define CPSR_C (1U << 29)
830 #define CPSR_Z (1U << 30)
831 #define CPSR_N (1U << 31)
832 #define CPSR_NZCV (CPSR_N | CPSR_Z | CPSR_C | CPSR_V)
833 #define CPSR_AIF (CPSR_A | CPSR_I | CPSR_F)
834
835 #define CPSR_IT (CPSR_IT_0_1 | CPSR_IT_2_7)
836 #define CACHED_CPSR_BITS (CPSR_T | CPSR_AIF | CPSR_GE | CPSR_IT | CPSR_Q \
837     | CPSR_NZCV)
838 /* Bits writable in user mode.  */
839 #define CPSR_USER (CPSR_NZCV | CPSR_Q | CPSR_GE)
840 /* Execution state bits.  MRS read as zero, MSR writes ignored.  */
841 #define CPSR_EXEC (CPSR_T | CPSR_IT | CPSR_J | CPSR_IL)
842 /* Mask of bits which may be set by exception return copying them from SPSR */
843 #define CPSR_ERET_MASK (~CPSR_RESERVED)
844
845 #define TTBCR_N      (7U << 0) /* TTBCR.EAE==0 */
846 #define TTBCR_T0SZ   (7U << 0) /* TTBCR.EAE==1 */
847 #define TTBCR_PD0    (1U << 4)
848 #define TTBCR_PD1    (1U << 5)
849 #define TTBCR_EPD0   (1U << 7)
850 #define TTBCR_IRGN0  (3U << 8)
851 #define TTBCR_ORGN0  (3U << 10)
852 #define TTBCR_SH0    (3U << 12)
853 #define TTBCR_T1SZ   (3U << 16)
854 #define TTBCR_A1     (1U << 22)
855 #define TTBCR_EPD1   (1U << 23)
856 #define TTBCR_IRGN1  (3U << 24)
857 #define TTBCR_ORGN1  (3U << 26)
858 #define TTBCR_SH1    (1U << 28)
859 #define TTBCR_EAE    (1U << 31)
860
861 /* Bit definitions for ARMv8 SPSR (PSTATE) format.
862  * Only these are valid when in AArch64 mode; in
863  * AArch32 mode SPSRs are basically CPSR-format.
864  */
865 #define PSTATE_SP (1U)
866 #define PSTATE_M (0xFU)
867 #define PSTATE_nRW (1U << 4)
868 #define PSTATE_F (1U << 6)
869 #define PSTATE_I (1U << 7)
870 #define PSTATE_A (1U << 8)
871 #define PSTATE_D (1U << 9)
872 #define PSTATE_IL (1U << 20)
873 #define PSTATE_SS (1U << 21)
874 #define PSTATE_V (1U << 28)
875 #define PSTATE_C (1U << 29)
876 #define PSTATE_Z (1U << 30)
877 #define PSTATE_N (1U << 31)
878 #define PSTATE_NZCV (PSTATE_N | PSTATE_Z | PSTATE_C | PSTATE_V)
879 #define PSTATE_DAIF (PSTATE_D | PSTATE_A | PSTATE_I | PSTATE_F)
880 #define CACHED_PSTATE_BITS (PSTATE_NZCV | PSTATE_DAIF)
881 /* Mode values for AArch64 */
882 #define PSTATE_MODE_EL3h 13
883 #define PSTATE_MODE_EL3t 12
884 #define PSTATE_MODE_EL2h 9
885 #define PSTATE_MODE_EL2t 8
886 #define PSTATE_MODE_EL1h 5
887 #define PSTATE_MODE_EL1t 4
888 #define PSTATE_MODE_EL0t 0
889
890 /* Map EL and handler into a PSTATE_MODE.  */
891 static inline unsigned int aarch64_pstate_mode(unsigned int el, bool handler)
892 {
893     return (el << 2) | handler;
894 }
895
896 /* Return the current PSTATE value. For the moment we don't support 32<->64 bit
897  * interprocessing, so we don't attempt to sync with the cpsr state used by
898  * the 32 bit decoder.
899  */
900 static inline uint32_t pstate_read(CPUARMState *env)
901 {
902     int ZF;
903
904     ZF = (env->ZF == 0);
905     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
906         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3)
907         | env->pstate | env->daif;
908 }
909
910 static inline void pstate_write(CPUARMState *env, uint32_t val)
911 {
912     env->ZF = (~val) & PSTATE_Z;
913     env->NF = val;
914     env->CF = (val >> 29) & 1;
915     env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
916     env->daif = val & PSTATE_DAIF;
917     env->pstate = val & ~CACHED_PSTATE_BITS;
918 }
919
920 /* Return the current CPSR value.  */
921 uint32_t cpsr_read(CPUARMState *env);
922
923 typedef enum CPSRWriteType {
924     CPSRWriteByInstr = 0,         /* from guest MSR or CPS */
925     CPSRWriteExceptionReturn = 1, /* from guest exception return insn */
926     CPSRWriteRaw = 2,             /* trust values, do not switch reg banks */
927     CPSRWriteByGDBStub = 3,       /* from the GDB stub */
928 } CPSRWriteType;
929
930 /* Set the CPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.*/
931 void cpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask,
932                 CPSRWriteType write_type);
933
934 /* Return the current xPSR value.  */
935 static inline uint32_t xpsr_read(CPUARMState *env)
936 {
937     int ZF;
938     ZF = (env->ZF == 0);
939     return (env->NF & 0x80000000) | (ZF << 30)
940         | (env->CF << 29) | ((env->VF & 0x80000000) >> 3) | (env->QF << 27)
941         | (env->thumb << 24) | ((env->condexec_bits & 3) << 25)
942         | ((env->condexec_bits & 0xfc) << 8)
943         | env->v7m.exception;
944 }
945
946 /* Set the xPSR.  Note that some bits of mask must be all-set or all-clear.  */
947 static inline void xpsr_write(CPUARMState *env, uint32_t val, uint32_t mask)
948 {
949     if (mask & CPSR_NZCV) {
950         env->ZF = (~val) & CPSR_Z;
951         env->NF = val;
952         env->CF = (val >> 29) & 1;
953         env->VF = (val << 3) & 0x80000000;
954     }
955     if (mask & CPSR_Q)
956         env->QF = ((val & CPSR_Q) != 0);
957     if (mask & (1 << 24))
958         env->thumb = ((val & (1 << 24)) != 0);
959     if (mask & CPSR_IT_0_1) {
960         env->condexec_bits &= ~3;
961         env->condexec_bits |= (val >> 25) & 3;
962     }
963     if (mask & CPSR_IT_2_7) {
964         env->condexec_bits &= 3;
965         env->condexec_bits |= (val >> 8) & 0xfc;
966     }
967     if (mask & 0x1ff) {
968         env->v7m.exception = val & 0x1ff;
969     }
970 }
971
972 #define HCR_VM        (1ULL << 0)
973 #define HCR_SWIO      (1ULL << 1)
974 #define HCR_PTW       (1ULL << 2)
975 #define HCR_FMO       (1ULL << 3)
976 #define HCR_IMO       (1ULL << 4)
977 #define HCR_AMO       (1ULL << 5)
978 #define HCR_VF        (1ULL << 6)
979 #define HCR_VI        (1ULL << 7)
980 #define HCR_VSE       (1ULL << 8)
981 #define HCR_FB        (1ULL << 9)
982 #define HCR_BSU_MASK  (3ULL << 10)
983 #define HCR_DC        (1ULL << 12)
984 #define HCR_TWI       (1ULL << 13)
985 #define HCR_TWE       (1ULL << 14)
986 #define HCR_TID0      (1ULL << 15)
987 #define HCR_TID1      (1ULL << 16)
988 #define HCR_TID2      (1ULL << 17)
989 #define HCR_TID3      (1ULL << 18)
990 #define HCR_TSC       (1ULL << 19)
991 #define HCR_TIDCP     (1ULL << 20)
992 #define HCR_TACR      (1ULL << 21)
993 #define HCR_TSW       (1ULL << 22)
994 #define HCR_TPC       (1ULL << 23)
995 #define HCR_TPU       (1ULL << 24)
996 #define HCR_TTLB      (1ULL << 25)
997 #define HCR_TVM       (1ULL << 26)
998 #define HCR_TGE       (1ULL << 27)
999 #define HCR_TDZ       (1ULL << 28)
1000 #define HCR_HCD       (1ULL << 29)
1001 #define HCR_TRVM      (1ULL << 30)
1002 #define HCR_RW        (1ULL << 31)
1003 #define HCR_CD        (1ULL << 32)
1004 #define HCR_ID        (1ULL << 33)
1005 #define HCR_MASK      ((1ULL << 34) - 1)
1006
1007 #define SCR_NS                (1U << 0)
1008 #define SCR_IRQ               (1U << 1)
1009 #define SCR_FIQ               (1U << 2)
1010 #define SCR_EA                (1U << 3)
1011 #define SCR_FW                (1U << 4)
1012 #define SCR_AW                (1U << 5)
1013 #define SCR_NET               (1U << 6)
1014 #define SCR_SMD               (1U << 7)
1015 #define SCR_HCE               (1U << 8)
1016 #define SCR_SIF               (1U << 9)
1017 #define SCR_RW                (1U << 10)
1018 #define SCR_ST                (1U << 11)
1019 #define SCR_TWI               (1U << 12)
1020 #define SCR_TWE               (1U << 13)
1021 #define SCR_AARCH32_MASK      (0x3fff & ~(SCR_RW | SCR_ST))
1022 #define SCR_AARCH64_MASK      (0x3fff & ~SCR_NET)
1023
1024 /* Return the current FPSCR value.  */
1025 uint32_t vfp_get_fpscr(CPUARMState *env);
1026 void vfp_set_fpscr(CPUARMState *env, uint32_t val);
1027
1028 /* For A64 the FPSCR is split into two logically distinct registers,
1029  * FPCR and FPSR. However since they still use non-overlapping bits
1030  * we store the underlying state in fpscr and just mask on read/write.
1031  */
1032 #define FPSR_MASK 0xf800009f
1033 #define FPCR_MASK 0x07f79f00
1034 static inline uint32_t vfp_get_fpsr(CPUARMState *env)
1035 {
1036     return vfp_get_fpscr(env) & FPSR_MASK;
1037 }
1038
1039 static inline void vfp_set_fpsr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1040 {
1041     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPSR_MASK) | (val & FPSR_MASK);
1042     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1043 }
1044
1045 static inline uint32_t vfp_get_fpcr(CPUARMState *env)
1046 {
1047     return vfp_get_fpscr(env) & FPCR_MASK;
1048 }
1049
1050 static inline void vfp_set_fpcr(CPUARMState *env, uint32_t val)
1051 {
1052     uint32_t new_fpscr = (vfp_get_fpscr(env) & ~FPCR_MASK) | (val & FPCR_MASK);
1053     vfp_set_fpscr(env, new_fpscr);
1054 }
1055
1056 enum arm_cpu_mode {
1057   ARM_CPU_MODE_USR = 0x10,
1058   ARM_CPU_MODE_FIQ = 0x11,
1059   ARM_CPU_MODE_IRQ = 0x12,
1060   ARM_CPU_MODE_SVC = 0x13,
1061   ARM_CPU_MODE_MON = 0x16,
1062   ARM_CPU_MODE_ABT = 0x17,
1063   ARM_CPU_MODE_HYP = 0x1a,
1064   ARM_CPU_MODE_UND = 0x1b,
1065   ARM_CPU_MODE_SYS = 0x1f
1066 };
1067
1068 /* VFP system registers.  */
1069 #define ARM_VFP_FPSID   0
1070 #define ARM_VFP_FPSCR   1
1071 #define ARM_VFP_MVFR2   5
1072 #define ARM_VFP_MVFR1   6
1073 #define ARM_VFP_MVFR0   7
1074 #define ARM_VFP_FPEXC   8
1075 #define ARM_VFP_FPINST  9
1076 #define ARM_VFP_FPINST2 10
1077
1078 /* iwMMXt coprocessor control registers.  */
1079 #define ARM_IWMMXT_wCID         0
1080 #define ARM_IWMMXT_wCon         1
1081 #define ARM_IWMMXT_wCSSF        2
1082 #define ARM_IWMMXT_wCASF        3
1083 #define ARM_IWMMXT_wCGR0        8
1084 #define ARM_IWMMXT_wCGR1        9
1085 #define ARM_IWMMXT_wCGR2        10
1086 #define ARM_IWMMXT_wCGR3        11
1087
1088 /* If adding a feature bit which corresponds to a Linux ELF
1089  * HWCAP bit, remember to update the feature-bit-to-hwcap
1090  * mapping in linux-user/elfload.c:get_elf_hwcap().
1091  */
1092 enum arm_features {
1093     ARM_FEATURE_VFP,
1094     ARM_FEATURE_AUXCR,  /* ARM1026 Auxiliary control register.  */
1095     ARM_FEATURE_XSCALE, /* Intel XScale extensions.  */
1096     ARM_FEATURE_IWMMXT, /* Intel iwMMXt extension.  */
1097     ARM_FEATURE_V6,
1098     ARM_FEATURE_V6K,
1099     ARM_FEATURE_V7,
1100     ARM_FEATURE_THUMB2,
1101     ARM_FEATURE_MPU,    /* Only has Memory Protection Unit, not full MMU.  */
1102     ARM_FEATURE_VFP3,
1103     ARM_FEATURE_VFP_FP16,
1104     ARM_FEATURE_NEON,
1105     ARM_FEATURE_THUMB_DIV, /* divide supported in Thumb encoding */
1106     ARM_FEATURE_M, /* Microcontroller profile.  */
1107     ARM_FEATURE_OMAPCP, /* OMAP specific CP15 ops handling.  */
1108     ARM_FEATURE_THUMB2EE,
1109     ARM_FEATURE_V7MP,    /* v7 Multiprocessing Extensions */
1110     ARM_FEATURE_V4T,
1111     ARM_FEATURE_V5,
1112     ARM_FEATURE_STRONGARM,
1113     ARM_FEATURE_VAPA, /* cp15 VA to PA lookups */
1114     ARM_FEATURE_ARM_DIV, /* divide supported in ARM encoding */
1115     ARM_FEATURE_VFP4, /* VFPv4 (implies that NEON is v2) */
1116     ARM_FEATURE_GENERIC_TIMER,
1117     ARM_FEATURE_MVFR, /* Media and VFP Feature Registers 0 and 1 */
1118     ARM_FEATURE_DUMMY_C15_REGS, /* RAZ/WI all of cp15 crn=15 */
1119     ARM_FEATURE_CACHE_TEST_CLEAN, /* 926/1026 style test-and-clean ops */
1120     ARM_FEATURE_CACHE_DIRTY_REG, /* 1136/1176 cache dirty status register */
1121     ARM_FEATURE_CACHE_BLOCK_OPS, /* v6 optional cache block operations */
1122     ARM_FEATURE_MPIDR, /* has cp15 MPIDR */
1123     ARM_FEATURE_PXN, /* has Privileged Execute Never bit */
1124     ARM_FEATURE_LPAE, /* has Large Physical Address Extension */
1125     ARM_FEATURE_V8,
1126     ARM_FEATURE_AARCH64, /* supports 64 bit mode */
1127     ARM_FEATURE_V8_AES, /* implements AES part of v8 Crypto Extensions */
1128     ARM_FEATURE_CBAR, /* has cp15 CBAR */
1129     ARM_FEATURE_CRC, /* ARMv8 CRC instructions */
1130     ARM_FEATURE_CBAR_RO, /* has cp15 CBAR and it is read-only */
1131     ARM_FEATURE_EL2, /* has EL2 Virtualization support */
1132     ARM_FEATURE_EL3, /* has EL3 Secure monitor support */
1133     ARM_FEATURE_V8_SHA1, /* implements SHA1 part of v8 Crypto Extensions */
1134     ARM_FEATURE_V8_SHA256, /* implements SHA256 part of v8 Crypto Extensions */
1135     ARM_FEATURE_V8_PMULL, /* implements PMULL part of v8 Crypto Extensions */
1136     ARM_FEATURE_THUMB_DSP, /* DSP insns supported in the Thumb encodings */
1137     ARM_FEATURE_PMU, /* has PMU support */
1138     ARM_FEATURE_VBAR, /* has cp15 VBAR */
1139 };
1140
1141 static inline int arm_feature(CPUARMState *env, int feature)
1142 {
1143     return (env->features & (1ULL << feature)) != 0;
1144 }
1145
1146 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
1147 /* Return true if exception levels below EL3 are in secure state,
1148  * or would be following an exception return to that level.
1149  * Unlike arm_is_secure() (which is always a question about the
1150  * _current_ state of the CPU) this doesn't care about the current
1151  * EL or mode.
1152  */
1153 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1154 {
1155     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1156         return !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS);
1157     } else {
1158         /* If EL3 is not supported then the secure state is implementation
1159          * defined, in which case QEMU defaults to non-secure.
1160          */
1161         return false;
1162     }
1163 }
1164
1165 /* Return true if the CPU is AArch64 EL3 or AArch32 Mon */
1166 static inline bool arm_is_el3_or_mon(CPUARMState *env)
1167 {
1168     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1169         if (is_a64(env) && extract32(env->pstate, 2, 2) == 3) {
1170             /* CPU currently in AArch64 state and EL3 */
1171             return true;
1172         } else if (!is_a64(env) &&
1173                 (env->uncached_cpsr & CPSR_M) == ARM_CPU_MODE_MON) {
1174             /* CPU currently in AArch32 state and monitor mode */
1175             return true;
1176         }
1177     }
1178     return false;
1179 }
1180
1181 /* Return true if the processor is in secure state */
1182 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1183 {
1184     if (arm_is_el3_or_mon(env)) {
1185         return true;
1186     }
1187     return arm_is_secure_below_el3(env);
1188 }
1189
1190 #else
1191 static inline bool arm_is_secure_below_el3(CPUARMState *env)
1192 {
1193     return false;
1194 }
1195
1196 static inline bool arm_is_secure(CPUARMState *env)
1197 {
1198     return false;
1199 }
1200 #endif
1201
1202 /* Return true if the specified exception level is running in AArch64 state. */
1203 static inline bool arm_el_is_aa64(CPUARMState *env, int el)
1204 {
1205     /* This isn't valid for EL0 (if we're in EL0, is_a64() is what you want,
1206      * and if we're not in EL0 then the state of EL0 isn't well defined.)
1207      */
1208     assert(el >= 1 && el <= 3);
1209     bool aa64 = arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64);
1210
1211     /* The highest exception level is always at the maximum supported
1212      * register width, and then lower levels have a register width controlled
1213      * by bits in the SCR or HCR registers.
1214      */
1215     if (el == 3) {
1216         return aa64;
1217     }
1218
1219     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1220         aa64 = aa64 && (env->cp15.scr_el3 & SCR_RW);
1221     }
1222
1223     if (el == 2) {
1224         return aa64;
1225     }
1226
1227     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
1228         aa64 = aa64 && (env->cp15.hcr_el2 & HCR_RW);
1229     }
1230
1231     return aa64;
1232 }
1233
1234 /* Function for determing whether guest cp register reads and writes should
1235  * access the secure or non-secure bank of a cp register.  When EL3 is
1236  * operating in AArch32 state, the NS-bit determines whether the secure
1237  * instance of a cp register should be used. When EL3 is AArch64 (or if
1238  * it doesn't exist at all) then there is no register banking, and all
1239  * accesses are to the non-secure version.
1240  */
1241 static inline bool access_secure_reg(CPUARMState *env)
1242 {
1243     bool ret = (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
1244                 !arm_el_is_aa64(env, 3) &&
1245                 !(env->cp15.scr_el3 & SCR_NS));
1246
1247     return ret;
1248 }
1249
1250 /* Macros for accessing a specified CP register bank */
1251 #define A32_BANKED_REG_GET(_env, _regname, _secure)    \
1252     ((_secure) ? (_env)->cp15._regname##_s : (_env)->cp15._regname##_ns)
1253
1254 #define A32_BANKED_REG_SET(_env, _regname, _secure, _val)   \
1255     do {                                                \
1256         if (_secure) {                                   \
1257             (_env)->cp15._regname##_s = (_val);            \
1258         } else {                                        \
1259             (_env)->cp15._regname##_ns = (_val);           \
1260         }                                               \
1261     } while (0)
1262
1263 /* Macros for automatically accessing a specific CP register bank depending on
1264  * the current secure state of the system.  These macros are not intended for
1265  * supporting instruction translation reads/writes as these are dependent
1266  * solely on the SCR.NS bit and not the mode.
1267  */
1268 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_GET(_env, _regname)        \
1269     A32_BANKED_REG_GET((_env), _regname,                \
1270                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)))
1271
1272 #define A32_BANKED_CURRENT_REG_SET(_env, _regname, _val)                       \
1273     A32_BANKED_REG_SET((_env), _regname,                                    \
1274                        (arm_is_secure(_env) && !arm_el_is_aa64((_env), 3)), \
1275                        (_val))
1276
1277 void arm_cpu_list(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
1278 uint32_t arm_phys_excp_target_el(CPUState *cs, uint32_t excp_idx,
1279                                  uint32_t cur_el, bool secure);
1280
1281 /* Interface between CPU and Interrupt controller.  */
1282 void armv7m_nvic_set_pending(void *opaque, int irq);
1283 int armv7m_nvic_acknowledge_irq(void *opaque);
1284 void armv7m_nvic_complete_irq(void *opaque, int irq);
1285
1286 /* Interface for defining coprocessor registers.
1287  * Registers are defined in tables of arm_cp_reginfo structs
1288  * which are passed to define_arm_cp_regs().
1289  */
1290
1291 /* When looking up a coprocessor register we look for it
1292  * via an integer which encodes all of:
1293  *  coprocessor number
1294  *  Crn, Crm, opc1, opc2 fields
1295  *  32 or 64 bit register (ie is it accessed via MRC/MCR
1296  *    or via MRRC/MCRR?)
1297  *  non-secure/secure bank (AArch32 only)
1298  * We allow 4 bits for opc1 because MRRC/MCRR have a 4 bit field.
1299  * (In this case crn and opc2 should be zero.)
1300  * For AArch64, there is no 32/64 bit size distinction;
1301  * instead all registers have a 2 bit op0, 3 bit op1 and op2,
1302  * and 4 bit CRn and CRm. The encoding patterns are chosen
1303  * to be easy to convert to and from the KVM encodings, and also
1304  * so that the hashtable can contain both AArch32 and AArch64
1305  * registers (to allow for interprocessing where we might run
1306  * 32 bit code on a 64 bit core).
1307  */
1308 /* This bit is private to our hashtable cpreg; in KVM register
1309  * IDs the AArch64/32 distinction is the KVM_REG_ARM/ARM64
1310  * in the upper bits of the 64 bit ID.
1311  */
1312 #define CP_REG_AA64_SHIFT 28
1313 #define CP_REG_AA64_MASK (1 << CP_REG_AA64_SHIFT)
1314
1315 /* To enable banking of coprocessor registers depending on ns-bit we
1316  * add a bit to distinguish between secure and non-secure cpregs in the
1317  * hashtable.
1318  */
1319 #define CP_REG_NS_SHIFT 29
1320 #define CP_REG_NS_MASK (1 << CP_REG_NS_SHIFT)
1321
1322 #define ENCODE_CP_REG(cp, is64, ns, crn, crm, opc1, opc2)   \
1323     ((ns) << CP_REG_NS_SHIFT | ((cp) << 16) | ((is64) << 15) |   \
1324      ((crn) << 11) | ((crm) << 7) | ((opc1) << 3) | (opc2))
1325
1326 #define ENCODE_AA64_CP_REG(cp, crn, crm, op0, op1, op2) \
1327     (CP_REG_AA64_MASK |                                 \
1328      ((cp) << CP_REG_ARM_COPROC_SHIFT) |                \
1329      ((op0) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP0_SHIFT) |         \
1330      ((op1) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP1_SHIFT) |         \
1331      ((crn) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRN_SHIFT) |         \
1332      ((crm) << CP_REG_ARM64_SYSREG_CRM_SHIFT) |         \
1333      ((op2) << CP_REG_ARM64_SYSREG_OP2_SHIFT))
1334
1335 /* Convert a full 64 bit KVM register ID to the truncated 32 bit
1336  * version used as a key for the coprocessor register hashtable
1337  */
1338 static inline uint32_t kvm_to_cpreg_id(uint64_t kvmid)
1339 {
1340     uint32_t cpregid = kvmid;
1341     if ((kvmid & CP_REG_ARCH_MASK) == CP_REG_ARM64) {
1342         cpregid |= CP_REG_AA64_MASK;
1343     } else {
1344         if ((kvmid & CP_REG_SIZE_MASK) == CP_REG_SIZE_U64) {
1345             cpregid |= (1 << 15);
1346         }
1347
1348         /* KVM is always non-secure so add the NS flag on AArch32 register
1349          * entries.
1350          */
1351          cpregid |= 1 << CP_REG_NS_SHIFT;
1352     }
1353     return cpregid;
1354 }
1355
1356 /* Convert a truncated 32 bit hashtable key into the full
1357  * 64 bit KVM register ID.
1358  */
1359 static inline uint64_t cpreg_to_kvm_id(uint32_t cpregid)
1360 {
1361     uint64_t kvmid;
1362
1363     if (cpregid & CP_REG_AA64_MASK) {
1364         kvmid = cpregid & ~CP_REG_AA64_MASK;
1365         kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM64;
1366     } else {
1367         kvmid = cpregid & ~(1 << 15);
1368         if (cpregid & (1 << 15)) {
1369             kvmid |= CP_REG_SIZE_U64 | CP_REG_ARM;
1370         } else {
1371             kvmid |= CP_REG_SIZE_U32 | CP_REG_ARM;
1372         }
1373     }
1374     return kvmid;
1375 }
1376
1377 /* ARMCPRegInfo type field bits. If the SPECIAL bit is set this is a
1378  * special-behaviour cp reg and bits [15..8] indicate what behaviour
1379  * it has. Otherwise it is a simple cp reg, where CONST indicates that
1380  * TCG can assume the value to be constant (ie load at translate time)
1381  * and 64BIT indicates a 64 bit wide coprocessor register. SUPPRESS_TB_END
1382  * indicates that the TB should not be ended after a write to this register
1383  * (the default is that the TB ends after cp writes). OVERRIDE permits
1384  * a register definition to override a previous definition for the
1385  * same (cp, is64, crn, crm, opc1, opc2) tuple: either the new or the
1386  * old must have the OVERRIDE bit set.
1387  * ALIAS indicates that this register is an alias view of some underlying
1388  * state which is also visible via another register, and that the other
1389  * register is handling migration and reset; registers marked ALIAS will not be
1390  * migrated but may have their state set by syncing of register state from KVM.
1391  * NO_RAW indicates that this register has no underlying state and does not
1392  * support raw access for state saving/loading; it will not be used for either
1393  * migration or KVM state synchronization. (Typically this is for "registers"
1394  * which are actually used as instructions for cache maintenance and so on.)
1395  * IO indicates that this register does I/O and therefore its accesses
1396  * need to be surrounded by gen_io_start()/gen_io_end(). In particular,
1397  * registers which implement clocks or timers require this.
1398  */
1399 #define ARM_CP_SPECIAL 1
1400 #define ARM_CP_CONST 2
1401 #define ARM_CP_64BIT 4
1402 #define ARM_CP_SUPPRESS_TB_END 8
1403 #define ARM_CP_OVERRIDE 16
1404 #define ARM_CP_ALIAS 32
1405 #define ARM_CP_IO 64
1406 #define ARM_CP_NO_RAW 128
1407 #define ARM_CP_NOP (ARM_CP_SPECIAL | (1 << 8))
1408 #define ARM_CP_WFI (ARM_CP_SPECIAL | (2 << 8))
1409 #define ARM_CP_NZCV (ARM_CP_SPECIAL | (3 << 8))
1410 #define ARM_CP_CURRENTEL (ARM_CP_SPECIAL | (4 << 8))
1411 #define ARM_CP_DC_ZVA (ARM_CP_SPECIAL | (5 << 8))
1412 #define ARM_LAST_SPECIAL ARM_CP_DC_ZVA
1413 /* Used only as a terminator for ARMCPRegInfo lists */
1414 #define ARM_CP_SENTINEL 0xffff
1415 /* Mask of only the flag bits in a type field */
1416 #define ARM_CP_FLAG_MASK 0xff
1417
1418 /* Valid values for ARMCPRegInfo state field, indicating which of
1419  * the AArch32 and AArch64 execution states this register is visible in.
1420  * If the reginfo doesn't explicitly specify then it is AArch32 only.
1421  * If the reginfo is declared to be visible in both states then a second
1422  * reginfo is synthesised for the AArch32 view of the AArch64 register,
1423  * such that the AArch32 view is the lower 32 bits of the AArch64 one.
1424  * Note that we rely on the values of these enums as we iterate through
1425  * the various states in some places.
1426  */
1427 enum {
1428     ARM_CP_STATE_AA32 = 0,
1429     ARM_CP_STATE_AA64 = 1,
1430     ARM_CP_STATE_BOTH = 2,
1431 };
1432
1433 /* ARM CP register secure state flags.  These flags identify security state
1434  * attributes for a given CP register entry.
1435  * The existence of both or neither secure and non-secure flags indicates that
1436  * the register has both a secure and non-secure hash entry.  A single one of
1437  * these flags causes the register to only be hashed for the specified
1438  * security state.
1439  * Although definitions may have any combination of the S/NS bits, each
1440  * registered entry will only have one to identify whether the entry is secure
1441  * or non-secure.
1442  */
1443 enum {
1444     ARM_CP_SECSTATE_S =   (1 << 0), /* bit[0]: Secure state register */
1445     ARM_CP_SECSTATE_NS =  (1 << 1), /* bit[1]: Non-secure state register */
1446 };
1447
1448 /* Return true if cptype is a valid type field. This is used to try to
1449  * catch errors where the sentinel has been accidentally left off the end
1450  * of a list of registers.
1451  */
1452 static inline bool cptype_valid(int cptype)
1453 {
1454     return ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) == 0)
1455         || ((cptype & ARM_CP_SPECIAL) &&
1456             ((cptype & ~ARM_CP_FLAG_MASK) <= ARM_LAST_SPECIAL));
1457 }
1458
1459 /* Access rights:
1460  * We define bits for Read and Write access for what rev C of the v7-AR ARM ARM
1461  * defines as PL0 (user), PL1 (fiq/irq/svc/abt/und/sys, ie privileged), and
1462  * PL2 (hyp). The other level which has Read and Write bits is Secure PL1
1463  * (ie any of the privileged modes in Secure state, or Monitor mode).
1464  * If a register is accessible in one privilege level it's always accessible
1465  * in higher privilege levels too. Since "Secure PL1" also follows this rule
1466  * (ie anything visible in PL2 is visible in S-PL1, some things are only
1467  * visible in S-PL1) but "Secure PL1" is a bit of a mouthful, we bend the
1468  * terminology a little and call this PL3.
1469  * In AArch64 things are somewhat simpler as the PLx bits line up exactly
1470  * with the ELx exception levels.
1471  *
1472  * If access permissions for a register are more complex than can be
1473  * described with these bits, then use a laxer set of restrictions, and
1474  * do the more restrictive/complex check inside a helper function.
1475  */
1476 #define PL3_R 0x80
1477 #define PL3_W 0x40
1478 #define PL2_R (0x20 | PL3_R)
1479 #define PL2_W (0x10 | PL3_W)
1480 #define PL1_R (0x08 | PL2_R)
1481 #define PL1_W (0x04 | PL2_W)
1482 #define PL0_R (0x02 | PL1_R)
1483 #define PL0_W (0x01 | PL1_W)
1484
1485 #define PL3_RW (PL3_R | PL3_W)
1486 #define PL2_RW (PL2_R | PL2_W)
1487 #define PL1_RW (PL1_R | PL1_W)
1488 #define PL0_RW (PL0_R | PL0_W)
1489
1490 /* Return the highest implemented Exception Level */
1491 static inline int arm_highest_el(CPUARMState *env)
1492 {
1493     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3)) {
1494         return 3;
1495     }
1496     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2)) {
1497         return 2;
1498     }
1499     return 1;
1500 }
1501
1502 /* Return the current Exception Level (as per ARMv8; note that this differs
1503  * from the ARMv7 Privilege Level).
1504  */
1505 static inline int arm_current_el(CPUARMState *env)
1506 {
1507     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)) {
1508         return !((env->v7m.exception == 0) && (env->v7m.control & 1));
1509     }
1510
1511     if (is_a64(env)) {
1512         return extract32(env->pstate, 2, 2);
1513     }
1514
1515     switch (env->uncached_cpsr & 0x1f) {
1516     case ARM_CPU_MODE_USR:
1517         return 0;
1518     case ARM_CPU_MODE_HYP:
1519         return 2;
1520     case ARM_CPU_MODE_MON:
1521         return 3;
1522     default:
1523         if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
1524             /* If EL3 is 32-bit then all secure privileged modes run in
1525              * EL3
1526              */
1527             return 3;
1528         }
1529
1530         return 1;
1531     }
1532 }
1533
1534 typedef struct ARMCPRegInfo ARMCPRegInfo;
1535
1536 typedef enum CPAccessResult {
1537     /* Access is permitted */
1538     CP_ACCESS_OK = 0,
1539     /* Access fails due to a configurable trap or enable which would
1540      * result in a categorized exception syndrome giving information about
1541      * the failing instruction (ie syndrome category 0x3, 0x4, 0x5, 0x6,
1542      * 0xc or 0x18). The exception is taken to the usual target EL (EL1 or
1543      * PL1 if in EL0, otherwise to the current EL).
1544      */
1545     CP_ACCESS_TRAP = 1,
1546     /* Access fails and results in an exception syndrome 0x0 ("uncategorized").
1547      * Note that this is not a catch-all case -- the set of cases which may
1548      * result in this failure is specifically defined by the architecture.
1549      */
1550     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED = 2,
1551     /* As CP_ACCESS_TRAP, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1552     CP_ACCESS_TRAP_EL2 = 3,
1553     CP_ACCESS_TRAP_EL3 = 4,
1554     /* As CP_ACCESS_UNCATEGORIZED, but for traps directly to EL2 or EL3 */
1555     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL2 = 5,
1556     CP_ACCESS_TRAP_UNCATEGORIZED_EL3 = 6,
1557     /* Access fails and results in an exception syndrome for an FP access,
1558      * trapped directly to EL2 or EL3
1559      */
1560     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL2 = 7,
1561     CP_ACCESS_TRAP_FP_EL3 = 8,
1562 } CPAccessResult;
1563
1564 /* Access functions for coprocessor registers. These cannot fail and
1565  * may not raise exceptions.
1566  */
1567 typedef uint64_t CPReadFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1568 typedef void CPWriteFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque,
1569                        uint64_t value);
1570 /* Access permission check functions for coprocessor registers. */
1571 typedef CPAccessResult CPAccessFn(CPUARMState *env,
1572                                   const ARMCPRegInfo *opaque,
1573                                   bool isread);
1574 /* Hook function for register reset */
1575 typedef void CPResetFn(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1576
1577 #define CP_ANY 0xff
1578
1579 /* Definition of an ARM coprocessor register */
1580 struct ARMCPRegInfo {
1581     /* Name of register (useful mainly for debugging, need not be unique) */
1582     const char *name;
1583     /* Location of register: coprocessor number and (crn,crm,opc1,opc2)
1584      * tuple. Any of crm, opc1 and opc2 may be CP_ANY to indicate a
1585      * 'wildcard' field -- any value of that field in the MRC/MCR insn
1586      * will be decoded to this register. The register read and write
1587      * callbacks will be passed an ARMCPRegInfo with the crn/crm/opc1/opc2
1588      * used by the program, so it is possible to register a wildcard and
1589      * then behave differently on read/write if necessary.
1590      * For 64 bit registers, only crm and opc1 are relevant; crn and opc2
1591      * must both be zero.
1592      * For AArch64-visible registers, opc0 is also used.
1593      * Since there are no "coprocessors" in AArch64, cp is purely used as a
1594      * way to distinguish (for KVM's benefit) guest-visible system registers
1595      * from demuxed ones provided to preserve the "no side effects on
1596      * KVM register read/write from QEMU" semantics. cp==0x13 is guest
1597      * visible (to match KVM's encoding); cp==0 will be converted to
1598      * cp==0x13 when the ARMCPRegInfo is registered, for convenience.
1599      */
1600     uint8_t cp;
1601     uint8_t crn;
1602     uint8_t crm;
1603     uint8_t opc0;
1604     uint8_t opc1;
1605     uint8_t opc2;
1606     /* Execution state in which this register is visible: ARM_CP_STATE_* */
1607     int state;
1608     /* Register type: ARM_CP_* bits/values */
1609     int type;
1610     /* Access rights: PL*_[RW] */
1611     int access;
1612     /* Security state: ARM_CP_SECSTATE_* bits/values */
1613     int secure;
1614     /* The opaque pointer passed to define_arm_cp_regs_with_opaque() when
1615      * this register was defined: can be used to hand data through to the
1616      * register read/write functions, since they are passed the ARMCPRegInfo*.
1617      */
1618     void *opaque;
1619     /* Value of this register, if it is ARM_CP_CONST. Otherwise, if
1620      * fieldoffset is non-zero, the reset value of the register.
1621      */
1622     uint64_t resetvalue;
1623     /* Offset of the field in CPUARMState for this register.
1624      *
1625      * This is not needed if either:
1626      *  1. type is ARM_CP_CONST or one of the ARM_CP_SPECIALs
1627      *  2. both readfn and writefn are specified
1628      */
1629     ptrdiff_t fieldoffset; /* offsetof(CPUARMState, field) */
1630
1631     /* Offsets of the secure and non-secure fields in CPUARMState for the
1632      * register if it is banked.  These fields are only used during the static
1633      * registration of a register.  During hashing the bank associated
1634      * with a given security state is copied to fieldoffset which is used from
1635      * there on out.
1636      *
1637      * It is expected that register definitions use either fieldoffset or
1638      * bank_fieldoffsets in the definition but not both.  It is also expected
1639      * that both bank offsets are set when defining a banked register.  This
1640      * use indicates that a register is banked.
1641      */
1642     ptrdiff_t bank_fieldoffsets[2];
1643
1644     /* Function for making any access checks for this register in addition to
1645      * those specified by the 'access' permissions bits. If NULL, no extra
1646      * checks required. The access check is performed at runtime, not at
1647      * translate time.
1648      */
1649     CPAccessFn *accessfn;
1650     /* Function for handling reads of this register. If NULL, then reads
1651      * will be done by loading from the offset into CPUARMState specified
1652      * by fieldoffset.
1653      */
1654     CPReadFn *readfn;
1655     /* Function for handling writes of this register. If NULL, then writes
1656      * will be done by writing to the offset into CPUARMState specified
1657      * by fieldoffset.
1658      */
1659     CPWriteFn *writefn;
1660     /* Function for doing a "raw" read; used when we need to copy
1661      * coprocessor state to the kernel for KVM or out for
1662      * migration. This only needs to be provided if there is also a
1663      * readfn and it has side effects (for instance clear-on-read bits).
1664      */
1665     CPReadFn *raw_readfn;
1666     /* Function for doing a "raw" write; used when we need to copy KVM
1667      * kernel coprocessor state into userspace, or for inbound
1668      * migration. This only needs to be provided if there is also a
1669      * writefn and it masks out "unwritable" bits or has write-one-to-clear
1670      * or similar behaviour.
1671      */
1672     CPWriteFn *raw_writefn;
1673     /* Function for resetting the register. If NULL, then reset will be done
1674      * by writing resetvalue to the field specified in fieldoffset. If
1675      * fieldoffset is 0 then no reset will be done.
1676      */
1677     CPResetFn *resetfn;
1678 };
1679
1680 /* Macros which are lvalues for the field in CPUARMState for the
1681  * ARMCPRegInfo *ri.
1682  */
1683 #define CPREG_FIELD32(env, ri) \
1684     (*(uint32_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
1685 #define CPREG_FIELD64(env, ri) \
1686     (*(uint64_t *)((char *)(env) + (ri)->fieldoffset))
1687
1688 #define REGINFO_SENTINEL { .type = ARM_CP_SENTINEL }
1689
1690 void define_arm_cp_regs_with_opaque(ARMCPU *cpu,
1691                                     const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
1692 void define_one_arm_cp_reg_with_opaque(ARMCPU *cpu,
1693                                        const ARMCPRegInfo *regs, void *opaque);
1694 static inline void define_arm_cp_regs(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
1695 {
1696     define_arm_cp_regs_with_opaque(cpu, regs, 0);
1697 }
1698 static inline void define_one_arm_cp_reg(ARMCPU *cpu, const ARMCPRegInfo *regs)
1699 {
1700     define_one_arm_cp_reg_with_opaque(cpu, regs, 0);
1701 }
1702 const ARMCPRegInfo *get_arm_cp_reginfo(GHashTable *cpregs, uint32_t encoded_cp);
1703
1704 /* CPWriteFn that can be used to implement writes-ignored behaviour */
1705 void arm_cp_write_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri,
1706                          uint64_t value);
1707 /* CPReadFn that can be used for read-as-zero behaviour */
1708 uint64_t arm_cp_read_zero(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
1709
1710 /* CPResetFn that does nothing, for use if no reset is required even
1711  * if fieldoffset is non zero.
1712  */
1713 void arm_cp_reset_ignore(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *opaque);
1714
1715 /* Return true if this reginfo struct's field in the cpu state struct
1716  * is 64 bits wide.
1717  */
1718 static inline bool cpreg_field_is_64bit(const ARMCPRegInfo *ri)
1719 {
1720     return (ri->state == ARM_CP_STATE_AA64) || (ri->type & ARM_CP_64BIT);
1721 }
1722
1723 static inline bool cp_access_ok(int current_el,
1724                                 const ARMCPRegInfo *ri, int isread)
1725 {
1726     return (ri->access >> ((current_el * 2) + isread)) & 1;
1727 }
1728
1729 /* Raw read of a coprocessor register (as needed for migration, etc) */
1730 uint64_t read_raw_cp_reg(CPUARMState *env, const ARMCPRegInfo *ri);
1731
1732 /**
1733  * write_list_to_cpustate
1734  * @cpu: ARMCPU
1735  *
1736  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
1737  * its value from the cpreg_values list into the ARMCPUState structure.
1738  * This updates TCG's working data structures from KVM data or
1739  * from incoming migration state.
1740  *
1741  * Returns: true if all register values were updated correctly,
1742  * false if some register was unknown or could not be written.
1743  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
1744  * writing all registers in the list.
1745  */
1746 bool write_list_to_cpustate(ARMCPU *cpu);
1747
1748 /**
1749  * write_cpustate_to_list:
1750  * @cpu: ARMCPU
1751  *
1752  * For each register listed in the ARMCPU cpreg_indexes list, write
1753  * its value from the ARMCPUState structure into the cpreg_values list.
1754  * This is used to copy info from TCG's working data structures into
1755  * KVM or for outbound migration.
1756  *
1757  * Returns: true if all register values were read correctly,
1758  * false if some register was unknown or could not be read.
1759  * Note that we do not stop early on failure -- we will attempt
1760  * reading all registers in the list.
1761  */
1762 bool write_cpustate_to_list(ARMCPU *cpu);
1763
1764 /* Does the core conform to the "MicroController" profile. e.g. Cortex-M3.
1765    Note the M in older cores (eg. ARM7TDMI) stands for Multiply. These are
1766    conventional cores (ie. Application or Realtime profile).  */
1767
1768 #define IS_M(env) arm_feature(env, ARM_FEATURE_M)
1769
1770 #define ARM_CPUID_TI915T      0x54029152
1771 #define ARM_CPUID_TI925T      0x54029252
1772
1773 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
1774 #define TARGET_PAGE_BITS 12
1775 #else
1776 /* ARMv7 and later CPUs have 4K pages minimum, but ARMv5 and v6
1777  * have to support 1K tiny pages.
1778  */
1779 #define TARGET_PAGE_BITS_VARY
1780 #define TARGET_PAGE_BITS_MIN 10
1781 #endif
1782
1783 #if defined(TARGET_AARCH64)
1784 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 48
1785 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 64
1786 #else
1787 #  define TARGET_PHYS_ADDR_SPACE_BITS 40
1788 #  define TARGET_VIRT_ADDR_SPACE_BITS 32
1789 #endif
1790
1791 static inline bool arm_excp_unmasked(CPUState *cs, unsigned int excp_idx,
1792                                      unsigned int target_el)
1793 {
1794     CPUARMState *env = cs->env_ptr;
1795     unsigned int cur_el = arm_current_el(env);
1796     bool secure = arm_is_secure(env);
1797     bool pstate_unmasked;
1798     int8_t unmasked = 0;
1799
1800     /* Don't take exceptions if they target a lower EL.
1801      * This check should catch any exceptions that would not be taken but left
1802      * pending.
1803      */
1804     if (cur_el > target_el) {
1805         return false;
1806     }
1807
1808     switch (excp_idx) {
1809     case EXCP_FIQ:
1810         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_F);
1811         break;
1812
1813     case EXCP_IRQ:
1814         pstate_unmasked = !(env->daif & PSTATE_I);
1815         break;
1816
1817     case EXCP_VFIQ:
1818         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO)) {
1819             /* VFIQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
1820             return false;
1821         }
1822         return !(env->daif & PSTATE_F);
1823     case EXCP_VIRQ:
1824         if (secure || !(env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO)) {
1825             /* VIRQs are only taken when hypervized and non-secure.  */
1826             return false;
1827         }
1828         return !(env->daif & PSTATE_I);
1829     default:
1830         g_assert_not_reached();
1831     }
1832
1833     /* Use the target EL, current execution state and SCR/HCR settings to
1834      * determine whether the corresponding CPSR bit is used to mask the
1835      * interrupt.
1836      */
1837     if ((target_el > cur_el) && (target_el != 1)) {
1838         /* Exceptions targeting a higher EL may not be maskable */
1839         if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_AARCH64)) {
1840             /* 64-bit masking rules are simple: exceptions to EL3
1841              * can't be masked, and exceptions to EL2 can only be
1842              * masked from Secure state. The HCR and SCR settings
1843              * don't affect the masking logic, only the interrupt routing.
1844              */
1845             if (target_el == 3 || !secure) {
1846                 unmasked = 1;
1847             }
1848         } else {
1849             /* The old 32-bit-only environment has a more complicated
1850              * masking setup. HCR and SCR bits not only affect interrupt
1851              * routing but also change the behaviour of masking.
1852              */
1853             bool hcr, scr;
1854
1855             switch (excp_idx) {
1856             case EXCP_FIQ:
1857                 /* If FIQs are routed to EL3 or EL2 then there are cases where
1858                  * we override the CPSR.F in determining if the exception is
1859                  * masked or not. If neither of these are set then we fall back
1860                  * to the CPSR.F setting otherwise we further assess the state
1861                  * below.
1862                  */
1863                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_FMO);
1864                 scr = (env->cp15.scr_el3 & SCR_FIQ);
1865
1866                 /* When EL3 is 32-bit, the SCR.FW bit controls whether the
1867                  * CPSR.F bit masks FIQ interrupts when taken in non-secure
1868                  * state. If SCR.FW is set then FIQs can be masked by CPSR.F
1869                  * when non-secure but only when FIQs are only routed to EL3.
1870                  */
1871                 scr = scr && !((env->cp15.scr_el3 & SCR_FW) && !hcr);
1872                 break;
1873             case EXCP_IRQ:
1874                 /* When EL3 execution state is 32-bit, if HCR.IMO is set then
1875                  * we may override the CPSR.I masking when in non-secure state.
1876                  * The SCR.IRQ setting has already been taken into consideration
1877                  * when setting the target EL, so it does not have a further
1878                  * affect here.
1879                  */
1880                 hcr = (env->cp15.hcr_el2 & HCR_IMO);
1881                 scr = false;
1882                 break;
1883             default:
1884                 g_assert_not_reached();
1885             }
1886
1887             if ((scr || hcr) && !secure) {
1888                 unmasked = 1;
1889             }
1890         }
1891     }
1892
1893     /* The PSTATE bits only mask the interrupt if we have not overriden the
1894      * ability above.
1895      */
1896     return unmasked || pstate_unmasked;
1897 }
1898
1899 #define cpu_init(cpu_model) CPU(cpu_arm_init(cpu_model))
1900
1901 #define cpu_signal_handler cpu_arm_signal_handler
1902 #define cpu_list arm_cpu_list
1903
1904 /* ARM has the following "translation regimes" (as the ARM ARM calls them):
1905  *
1906  * If EL3 is 64-bit:
1907  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 1
1908  *  + NonSecure EL1 & 0 stage 2
1909  *  + NonSecure EL2
1910  *  + Secure EL1 & EL0
1911  *  + Secure EL3
1912  * If EL3 is 32-bit:
1913  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 1
1914  *  + NonSecure PL1 & 0 stage 2
1915  *  + NonSecure PL2
1916  *  + Secure PL0 & PL1
1917  * (reminder: for 32 bit EL3, Secure PL1 is *EL3*, not EL1.)
1918  *
1919  * For QEMU, an mmu_idx is not quite the same as a translation regime because:
1920  *  1. we need to split the "EL1 & 0" regimes into two mmu_idxes, because they
1921  *     may differ in access permissions even if the VA->PA map is the same
1922  *  2. we want to cache in our TLB the full VA->IPA->PA lookup for a stage 1+2
1923  *     translation, which means that we have one mmu_idx that deals with two
1924  *     concatenated translation regimes [this sort of combined s1+2 TLB is
1925  *     architecturally permitted]
1926  *  3. we don't need to allocate an mmu_idx to translations that we won't be
1927  *     handling via the TLB. The only way to do a stage 1 translation without
1928  *     the immediate stage 2 translation is via the ATS or AT system insns,
1929  *     which can be slow-pathed and always do a page table walk.
1930  *  4. we can also safely fold together the "32 bit EL3" and "64 bit EL3"
1931  *     translation regimes, because they map reasonably well to each other
1932  *     and they can't both be active at the same time.
1933  * This gives us the following list of mmu_idx values:
1934  *
1935  * NS EL0 (aka NS PL0) stage 1+2
1936  * NS EL1 (aka NS PL1) stage 1+2
1937  * NS EL2 (aka NS PL2)
1938  * S EL3 (aka S PL1)
1939  * S EL0 (aka S PL0)
1940  * S EL1 (not used if EL3 is 32 bit)
1941  * NS EL0+1 stage 2
1942  *
1943  * (The last of these is an mmu_idx because we want to be able to use the TLB
1944  * for the accesses done as part of a stage 1 page table walk, rather than
1945  * having to walk the stage 2 page table over and over.)
1946  *
1947  * Our enumeration includes at the end some entries which are not "true"
1948  * mmu_idx values in that they don't have corresponding TLBs and are only
1949  * valid for doing slow path page table walks.
1950  *
1951  * The constant names here are patterned after the general style of the names
1952  * of the AT/ATS operations.
1953  * The values used are carefully arranged to make mmu_idx => EL lookup easy.
1954  */
1955 typedef enum ARMMMUIdx {
1956     ARMMMUIdx_S12NSE0 = 0,
1957     ARMMMUIdx_S12NSE1 = 1,
1958     ARMMMUIdx_S1E2 = 2,
1959     ARMMMUIdx_S1E3 = 3,
1960     ARMMMUIdx_S1SE0 = 4,
1961     ARMMMUIdx_S1SE1 = 5,
1962     ARMMMUIdx_S2NS = 6,
1963     /* Indexes below here don't have TLBs and are used only for AT system
1964      * instructions or for the first stage of an S12 page table walk.
1965      */
1966     ARMMMUIdx_S1NSE0 = 7,
1967     ARMMMUIdx_S1NSE1 = 8,
1968 } ARMMMUIdx;
1969
1970 #define MMU_USER_IDX 0
1971
1972 /* Return the exception level we're running at if this is our mmu_idx */
1973 static inline int arm_mmu_idx_to_el(ARMMMUIdx mmu_idx)
1974 {
1975     assert(mmu_idx < ARMMMUIdx_S2NS);
1976     return mmu_idx & 3;
1977 }
1978
1979 /* Determine the current mmu_idx to use for normal loads/stores */
1980 static inline int cpu_mmu_index(CPUARMState *env, bool ifetch)
1981 {
1982     int el = arm_current_el(env);
1983
1984     if (el < 2 && arm_is_secure_below_el3(env)) {
1985         return ARMMMUIdx_S1SE0 + el;
1986     }
1987     return el;
1988 }
1989
1990 /* Indexes used when registering address spaces with cpu_address_space_init */
1991 typedef enum ARMASIdx {
1992     ARMASIdx_NS = 0,
1993     ARMASIdx_S = 1,
1994 } ARMASIdx;
1995
1996 /* Return the Exception Level targeted by debug exceptions. */
1997 static inline int arm_debug_target_el(CPUARMState *env)
1998 {
1999     bool secure = arm_is_secure(env);
2000     bool route_to_el2 = false;
2001
2002     if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL2) && !secure) {
2003         route_to_el2 = env->cp15.hcr_el2 & HCR_TGE ||
2004                        env->cp15.mdcr_el2 & (1 << 8);
2005     }
2006
2007     if (route_to_el2) {
2008         return 2;
2009     } else if (arm_feature(env, ARM_FEATURE_EL3) &&
2010                !arm_el_is_aa64(env, 3) && secure) {
2011         return 3;
2012     } else {
2013         return 1;
2014     }
2015 }
2016
2017 static inline bool aa64_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2018 {
2019     if (arm_is_secure(env)) {
2020         /* MDCR_EL3.SDD disables debug events from Secure state */
2021         if (extract32(env->cp15.mdcr_el3, 16, 1) != 0
2022             || arm_current_el(env) == 3) {
2023             return false;
2024         }
2025     }
2026
2027     if (arm_current_el(env) == arm_debug_target_el(env)) {
2028         if ((extract32(env->cp15.mdscr_el1, 13, 1) == 0)
2029             || (env->daif & PSTATE_D)) {
2030             return false;
2031         }
2032     }
2033     return true;
2034 }
2035
2036 static inline bool aa32_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2037 {
2038     int el = arm_current_el(env);
2039
2040     if (el == 0 && arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2041         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2042     }
2043
2044     if (arm_is_secure(env)) {
2045         int spd;
2046
2047         if (el == 0 && (env->cp15.sder & 1)) {
2048             /* SDER.SUIDEN means debug exceptions from Secure EL0
2049              * are always enabled. Otherwise they are controlled by
2050              * SDCR.SPD like those from other Secure ELs.
2051              */
2052             return true;
2053         }
2054
2055         spd = extract32(env->cp15.mdcr_el3, 14, 2);
2056         switch (spd) {
2057         case 1:
2058             /* SPD == 0b01 is reserved, but behaves as 0b00. */
2059         case 0:
2060             /* For 0b00 we return true if external secure invasive debug
2061              * is enabled. On real hardware this is controlled by external
2062              * signals to the core. QEMU always permits debug, and behaves
2063              * as if DBGEN, SPIDEN, NIDEN and SPNIDEN are all tied high.
2064              */
2065             return true;
2066         case 2:
2067             return false;
2068         case 3:
2069             return true;
2070         }
2071     }
2072
2073     return el != 2;
2074 }
2075
2076 /* Return true if debugging exceptions are currently enabled.
2077  * This corresponds to what in ARM ARM pseudocode would be
2078  *    if UsingAArch32() then
2079  *        return AArch32.GenerateDebugExceptions()
2080  *    else
2081  *        return AArch64.GenerateDebugExceptions()
2082  * We choose to push the if() down into this function for clarity,
2083  * since the pseudocode has it at all callsites except for the one in
2084  * CheckSoftwareStep(), where it is elided because both branches would
2085  * always return the same value.
2086  *
2087  * Parts of the pseudocode relating to EL2 and EL3 are omitted because we
2088  * don't yet implement those exception levels or their associated trap bits.
2089  */
2090 static inline bool arm_generate_debug_exceptions(CPUARMState *env)
2091 {
2092     if (env->aarch64) {
2093         return aa64_generate_debug_exceptions(env);
2094     } else {
2095         return aa32_generate_debug_exceptions(env);
2096     }
2097 }
2098
2099 /* Is single-stepping active? (Note that the "is EL_D AArch64?" check
2100  * implicitly means this always returns false in pre-v8 CPUs.)
2101  */
2102 static inline bool arm_singlestep_active(CPUARMState *env)
2103 {
2104     return extract32(env->cp15.mdscr_el1, 0, 1)
2105         && arm_el_is_aa64(env, arm_debug_target_el(env))
2106         && arm_generate_debug_exceptions(env);
2107 }
2108
2109 static inline bool arm_sctlr_b(CPUARMState *env)
2110 {
2111     return
2112         /* We need not implement SCTLR.ITD in user-mode emulation, so
2113          * let linux-user ignore the fact that it conflicts with SCTLR_B.
2114          * This lets people run BE32 binaries with "-cpu any".
2115          */
2116 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2117         !arm_feature(env, ARM_FEATURE_V7) &&
2118 #endif
2119         (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_B) != 0;
2120 }
2121
2122 /* Return true if the processor is in big-endian mode. */
2123 static inline bool arm_cpu_data_is_big_endian(CPUARMState *env)
2124 {
2125     int cur_el;
2126
2127     /* In 32bit endianness is determined by looking at CPSR's E bit */
2128     if (!is_a64(env)) {
2129         return
2130 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2131             /* In system mode, BE32 is modelled in line with the
2132              * architecture (as word-invariant big-endianness), where loads
2133              * and stores are done little endian but from addresses which
2134              * are adjusted by XORing with the appropriate constant. So the
2135              * endianness to use for the raw data access is not affected by
2136              * SCTLR.B.
2137              * In user mode, however, we model BE32 as byte-invariant
2138              * big-endianness (because user-only code cannot tell the
2139              * difference), and so we need to use a data access endianness
2140              * that depends on SCTLR.B.
2141              */
2142             arm_sctlr_b(env) ||
2143 #endif
2144                 ((env->uncached_cpsr & CPSR_E) ? 1 : 0);
2145     }
2146
2147     cur_el = arm_current_el(env);
2148
2149     if (cur_el == 0) {
2150         return (env->cp15.sctlr_el[1] & SCTLR_E0E) != 0;
2151     }
2152
2153     return (env->cp15.sctlr_el[cur_el] & SCTLR_EE) != 0;
2154 }
2155
2156 #include "exec/cpu-all.h"
2157
2158 /* Bit usage in the TB flags field: bit 31 indicates whether we are
2159  * in 32 or 64 bit mode. The meaning of the other bits depends on that.
2160  * We put flags which are shared between 32 and 64 bit mode at the top
2161  * of the word, and flags which apply to only one mode at the bottom.
2162  */
2163 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT 31
2164 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK  (1U << ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2165 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT 28
2166 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK (0x7 << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2167 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT 27
2168 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK (1 << ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2169 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT 26
2170 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK (1 << ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2171 /* Target EL if we take a floating-point-disabled exception */
2172 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT 24
2173 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK (0x3 << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2174
2175 /* Bit usage when in AArch32 state: */
2176 #define ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT      0
2177 #define ARM_TBFLAG_THUMB_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2178 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT     1
2179 #define ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK      (0x7 << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2180 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT  4
2181 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK   (0x3 << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2182 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT      7
2183 #define ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK       (1 << ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2184 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT   8
2185 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK    (0xff << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2186 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT    16
2187 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2188 /* We store the bottom two bits of the CPAR as TB flags and handle
2189  * checks on the other bits at runtime
2190  */
2191 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT 17
2192 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK (3 << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2193 /* Indicates whether cp register reads and writes by guest code should access
2194  * the secure or nonsecure bank of banked registers; note that this is not
2195  * the same thing as the current security state of the processor!
2196  */
2197 #define ARM_TBFLAG_NS_SHIFT         19
2198 #define ARM_TBFLAG_NS_MASK          (1 << ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2199 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT    20
2200 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK     (1 << ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2201
2202 /* Bit usage when in AArch64 state */
2203 #define ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT 0        /* TBI0 for EL0/1 or TBI for EL2/3 */
2204 #define ARM_TBFLAG_TBI0_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2205 #define ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT 1        /* TBI1 for EL0/1  */
2206 #define ARM_TBFLAG_TBI1_MASK (0x1ull << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2207
2208 /* some convenience accessor macros */
2209 #define ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE(F) \
2210     (((F) & ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK) >> ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_SHIFT)
2211 #define ARM_TBFLAG_MMUIDX(F) \
2212     (((F) & ARM_TBFLAG_MMUIDX_MASK) >> ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT)
2213 #define ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE(F) \
2214     (((F) & ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK) >> ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_SHIFT)
2215 #define ARM_TBFLAG_PSTATE_SS(F) \
2216     (((F) & ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK) >> ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_SHIFT)
2217 #define ARM_TBFLAG_FPEXC_EL(F) \
2218     (((F) & ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_MASK) >> ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT)
2219 #define ARM_TBFLAG_THUMB(F) \
2220     (((F) & ARM_TBFLAG_THUMB_MASK) >> ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2221 #define ARM_TBFLAG_VECLEN(F) \
2222     (((F) & ARM_TBFLAG_VECLEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2223 #define ARM_TBFLAG_VECSTRIDE(F) \
2224     (((F) & ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_MASK) >> ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2225 #define ARM_TBFLAG_VFPEN(F) \
2226     (((F) & ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK) >> ARM_TBFLAG_VFPEN_SHIFT)
2227 #define ARM_TBFLAG_CONDEXEC(F) \
2228     (((F) & ARM_TBFLAG_CONDEXEC_MASK) >> ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2229 #define ARM_TBFLAG_SCTLR_B(F) \
2230     (((F) & ARM_TBFLAG_SCTLR_B_MASK) >> ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT)
2231 #define ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR(F) \
2232     (((F) & ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_MASK) >> ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT)
2233 #define ARM_TBFLAG_NS(F) \
2234     (((F) & ARM_TBFLAG_NS_MASK) >> ARM_TBFLAG_NS_SHIFT)
2235 #define ARM_TBFLAG_BE_DATA(F) \
2236     (((F) & ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK) >> ARM_TBFLAG_BE_DATA_SHIFT)
2237 #define ARM_TBFLAG_TBI0(F) \
2238     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI0_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT)
2239 #define ARM_TBFLAG_TBI1(F) \
2240     (((F) & ARM_TBFLAG_TBI1_MASK) >> ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT)
2241
2242 static inline bool bswap_code(bool sctlr_b)
2243 {
2244 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2245     /* BE8 (SCTLR.B = 0, TARGET_WORDS_BIGENDIAN = 1) is mixed endian.
2246      * The invalid combination SCTLR.B=1/CPSR.E=1/TARGET_WORDS_BIGENDIAN=0
2247      * would also end up as a mixed-endian mode with BE code, LE data.
2248      */
2249     return
2250 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2251         1 ^
2252 #endif
2253         sctlr_b;
2254 #else
2255     /* All code access in ARM is little endian, and there are no loaders
2256      * doing swaps that need to be reversed
2257      */
2258     return 0;
2259 #endif
2260 }
2261
2262 /* Return the exception level to which FP-disabled exceptions should
2263  * be taken, or 0 if FP is enabled.
2264  */
2265 static inline int fp_exception_el(CPUARMState *env)
2266 {
2267     int fpen;
2268     int cur_el = arm_current_el(env);
2269
2270     /* CPACR and the CPTR registers don't exist before v6, so FP is
2271      * always accessible
2272      */
2273     if (!arm_feature(env, ARM_FEATURE_V6)) {
2274         return 0;
2275     }
2276
2277     /* The CPACR controls traps to EL1, or PL1 if we're 32 bit:
2278      * 0, 2 : trap EL0 and EL1/PL1 accesses
2279      * 1    : trap only EL0 accesses
2280      * 3    : trap no accesses
2281      */
2282     fpen = extract32(env->cp15.cpacr_el1, 20, 2);
2283     switch (fpen) {
2284     case 0:
2285     case 2:
2286         if (cur_el == 0 || cur_el == 1) {
2287             /* Trap to PL1, which might be EL1 or EL3 */
2288             if (arm_is_secure(env) && !arm_el_is_aa64(env, 3)) {
2289                 return 3;
2290             }
2291             return 1;
2292         }
2293         if (cur_el == 3 && !is_a64(env)) {
2294             /* Secure PL1 running at EL3 */
2295             return 3;
2296         }
2297         break;
2298     case 1:
2299         if (cur_el == 0) {
2300             return 1;
2301         }
2302         break;
2303     case 3:
2304         break;
2305     }
2306
2307     /* For the CPTR registers we don't need to guard with an ARM_FEATURE
2308      * check because zero bits in the registers mean "don't trap".
2309      */
2310
2311     /* CPTR_EL2 : present in v7VE or v8 */
2312     if (cur_el <= 2 && extract32(env->cp15.cptr_el[2], 10, 1)
2313         && !arm_is_secure_below_el3(env)) {
2314         /* Trap FP ops at EL2, NS-EL1 or NS-EL0 to EL2 */
2315         return 2;
2316     }
2317
2318     /* CPTR_EL3 : present in v8 */
2319     if (extract32(env->cp15.cptr_el[3], 10, 1)) {
2320         /* Trap all FP ops to EL3 */
2321         return 3;
2322     }
2323
2324     return 0;
2325 }
2326
2327 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
2328 static inline bool arm_cpu_bswap_data(CPUARMState *env)
2329 {
2330     return
2331 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
2332        1 ^
2333 #endif
2334        arm_cpu_data_is_big_endian(env);
2335 }
2336 #endif
2337
2338 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2339 /**
2340  * arm_regime_tbi0:
2341  * @env: CPUARMState
2342  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2343  *
2344  * Extracts the TBI0 value from the appropriate TCR for the current EL
2345  *
2346  * Returns: the TBI0 value.
2347  */
2348 uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2349
2350 /**
2351  * arm_regime_tbi1:
2352  * @env: CPUARMState
2353  * @mmu_idx: MMU index indicating required translation regime
2354  *
2355  * Extracts the TBI1 value from the appropriate TCR for the current EL
2356  *
2357  * Returns: the TBI1 value.
2358  */
2359 uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx);
2360 #else
2361 /* We can't handle tagged addresses properly in user-only mode */
2362 static inline uint32_t arm_regime_tbi0(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2363 {
2364     return 0;
2365 }
2366
2367 static inline uint32_t arm_regime_tbi1(CPUARMState *env, ARMMMUIdx mmu_idx)
2368 {
2369     return 0;
2370 }
2371 #endif
2372
2373 static inline void cpu_get_tb_cpu_state(CPUARMState *env, target_ulong *pc,
2374                                         target_ulong *cs_base, uint32_t *flags)
2375 {
2376     ARMMMUIdx mmu_idx = cpu_mmu_index(env, false);
2377     if (is_a64(env)) {
2378         *pc = env->pc;
2379         *flags = ARM_TBFLAG_AARCH64_STATE_MASK;
2380         /* Get control bits for tagged addresses */
2381         *flags |= (arm_regime_tbi0(env, mmu_idx) << ARM_TBFLAG_TBI0_SHIFT);
2382         *flags |= (arm_regime_tbi1(env, mmu_idx) << ARM_TBFLAG_TBI1_SHIFT);
2383     } else {
2384         *pc = env->regs[15];
2385         *flags = (env->thumb << ARM_TBFLAG_THUMB_SHIFT)
2386             | (env->vfp.vec_len << ARM_TBFLAG_VECLEN_SHIFT)
2387             | (env->vfp.vec_stride << ARM_TBFLAG_VECSTRIDE_SHIFT)
2388             | (env->condexec_bits << ARM_TBFLAG_CONDEXEC_SHIFT)
2389             | (arm_sctlr_b(env) << ARM_TBFLAG_SCTLR_B_SHIFT);
2390         if (!(access_secure_reg(env))) {
2391             *flags |= ARM_TBFLAG_NS_MASK;
2392         }
2393         if (env->vfp.xregs[ARM_VFP_FPEXC] & (1 << 30)
2394             || arm_el_is_aa64(env, 1)) {
2395             *flags |= ARM_TBFLAG_VFPEN_MASK;
2396         }
2397         *flags |= (extract32(env->cp15.c15_cpar, 0, 2)
2398                    << ARM_TBFLAG_XSCALE_CPAR_SHIFT);
2399     }
2400
2401     *flags |= (mmu_idx << ARM_TBFLAG_MMUIDX_SHIFT);
2402
2403     /* The SS_ACTIVE and PSTATE_SS bits correspond to the state machine
2404      * states defined in the ARM ARM for software singlestep:
2405      *  SS_ACTIVE   PSTATE.SS   State
2406      *     0            x       Inactive (the TB flag for SS is always 0)
2407      *     1            0       Active-pending
2408      *     1            1       Active-not-pending
2409      */
2410     if (arm_singlestep_active(env)) {
2411         *flags |= ARM_TBFLAG_SS_ACTIVE_MASK;
2412         if (is_a64(env)) {
2413             if (env->pstate & PSTATE_SS) {
2414                 *flags |= ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK;
2415             }
2416         } else {
2417             if (env->uncached_cpsr & PSTATE_SS) {
2418                 *flags |= ARM_TBFLAG_PSTATE_SS_MASK;
2419             }
2420         }
2421     }
2422     if (arm_cpu_data_is_big_endian(env)) {
2423         *flags |= ARM_TBFLAG_BE_DATA_MASK;
2424     }
2425     *flags |= fp_exception_el(env) << ARM_TBFLAG_FPEXC_EL_SHIFT;
2426
2427     *cs_base = 0;
2428 }
2429
2430 enum {
2431     QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED = 0,
2432     QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC = 1,
2433     QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC = 2,
2434 };
2435
2436 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
2437 /* Return the address space index to use for a memory access */
2438 static inline int arm_asidx_from_attrs(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2439 {
2440     return attrs.secure ? ARMASIdx_S : ARMASIdx_NS;
2441 }
2442
2443 /* Return the AddressSpace to use for a memory access
2444  * (which depends on whether the access is S or NS, and whether
2445  * the board gave us a separate AddressSpace for S accesses).
2446  */
2447 static inline AddressSpace *arm_addressspace(CPUState *cs, MemTxAttrs attrs)
2448 {
2449     return cpu_get_address_space(cs, arm_asidx_from_attrs(cs, attrs));
2450 }
2451 #endif
2452
2453 /**
2454  * arm_register_el_change_hook:
2455  * Register a hook function which will be called back whenever this
2456  * CPU changes exception level or mode. The hook function will be
2457  * passed a pointer to the ARMCPU and the opaque data pointer passed
2458  * to this function when the hook was registered.
2459  *
2460  * Note that we currently only support registering a single hook function,
2461  * and will assert if this function is called twice.
2462  * This facility is intended for the use of the GICv3 emulation.
2463  */
2464 void arm_register_el_change_hook(ARMCPU *cpu, ARMELChangeHook *hook,
2465                                  void *opaque);
2466
2467 /**
2468  * arm_get_el_change_hook_opaque:
2469  * Return the opaque data that will be used by the el_change_hook
2470  * for this CPU.
2471  */
2472 static inline void *arm_get_el_change_hook_opaque(ARMCPU *cpu)
2473 {
2474     return cpu->el_change_hook_opaque;
2475 }
2476
2477 #endif