OSDN Git Service

target/riscv/cpu_helper.c: Invalid exception on MMU translation stage
[qmiga/qemu.git] / target / riscv / cpu_helper.c
index f88c503..9ff0952 100644 (file)
@@ -21,6 +21,7 @@
 #include "qemu/log.h"
 #include "qemu/main-loop.h"
 #include "cpu.h"
+#include "internals.h"
 #include "pmu.h"
 #include "exec/exec-all.h"
 #include "instmap.h"
 #include "sysemu/cpu-timers.h"
 #include "cpu_bits.h"
 #include "debug.h"
+#include "tcg/oversized-guest.h"
 
 int riscv_cpu_mmu_index(CPURISCVState *env, bool ifetch)
 {
 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
     return 0;
 #else
-    return env->priv;
+    bool virt = env->virt_enabled;
+    int mode = env->priv;
+
+    /* All priv -> mmu_idx mapping are here */
+    if (!ifetch) {
+        uint64_t status = env->mstatus;
+
+        if (mode == PRV_M && get_field(status, MSTATUS_MPRV)) {
+            mode = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPP);
+            virt = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPV) &&
+                   (mode != PRV_M);
+            if (virt) {
+                status = env->vsstatus;
+            }
+        }
+        if (mode == PRV_S && get_field(status, MSTATUS_SUM)) {
+            mode = MMUIdx_S_SUM;
+        }
+    }
+
+    return mode | (virt ? MMU_2STAGE_BIT : 0);
 #endif
 }
 
-void cpu_get_tb_cpu_state(CPURISCVState *env, target_ulong *pc,
-                          target_ulong *cs_base, uint32_t *pflags)
+void cpu_get_tb_cpu_state(CPURISCVState *env, vaddr *pc,
+                          uint64_t *cs_base, uint32_t *pflags)
 {
-    CPUState *cs = env_cpu(env);
-    RISCVCPU *cpu = RISCV_CPU(cs);
-
+    RISCVCPU *cpu = env_archcpu(env);
+    RISCVExtStatus fs, vs;
     uint32_t flags = 0;
 
     *pc = env->xl == MXL_RV32 ? env->pc & UINT32_MAX : env->pc;
@@ -68,50 +89,53 @@ void cpu_get_tb_cpu_state(CPURISCVState *env, target_ulong *pc,
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VILL, env->vill);
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, SEW, sew);
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, LMUL,
-                    FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VLMUL));
+                           FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VLMUL));
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VL_EQ_VLMAX, vl_eq_vlmax);
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VTA,
-                    FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VTA));
+                           FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VTA));
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VMA,
-                    FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VMA));
+                           FIELD_EX64(env->vtype, VTYPE, VMA));
+        flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VSTART_EQ_ZERO, env->vstart == 0);
     } else {
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VILL, 1);
     }
 
 #ifdef CONFIG_USER_ONLY
-    flags |= TB_FLAGS_MSTATUS_FS;
-    flags |= TB_FLAGS_MSTATUS_VS;
+    fs = EXT_STATUS_DIRTY;
+    vs = EXT_STATUS_DIRTY;
 #else
+    flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, PRIV, env->priv);
+
     flags |= cpu_mmu_index(env, 0);
-    if (riscv_cpu_fp_enabled(env)) {
-        flags |= env->mstatus & MSTATUS_FS;
-    }
+    fs = get_field(env->mstatus, MSTATUS_FS);
+    vs = get_field(env->mstatus, MSTATUS_VS);
 
-    if (riscv_cpu_vector_enabled(env)) {
-        flags |= env->mstatus & MSTATUS_VS;
+    if (env->virt_enabled) {
+        flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VIRT_ENABLED, 1);
+        /*
+         * Merge DISABLED and !DIRTY states using MIN.
+         * We will set both fields when dirtying.
+         */
+        fs = MIN(fs, get_field(env->mstatus_hs, MSTATUS_FS));
+        vs = MIN(vs, get_field(env->mstatus_hs, MSTATUS_VS));
     }
 
-    if (riscv_has_ext(env, RVH)) {
-        if (env->priv == PRV_M ||
-            (env->priv == PRV_S && !riscv_cpu_virt_enabled(env)) ||
-            (env->priv == PRV_U && !riscv_cpu_virt_enabled(env) &&
-                get_field(env->hstatus, HSTATUS_HU))) {
-            flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, HLSX, 1);
-        }
-
-        flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, MSTATUS_HS_FS,
-                           get_field(env->mstatus_hs, MSTATUS_FS));
-
-        flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, MSTATUS_HS_VS,
-                           get_field(env->mstatus_hs, MSTATUS_VS));
+    /* With Zfinx, floating point is enabled/disabled by Smstateen. */
+    if (!riscv_has_ext(env, RVF)) {
+        fs = (smstateen_acc_ok(env, 0, SMSTATEEN0_FCSR) == RISCV_EXCP_NONE)
+             ? EXT_STATUS_DIRTY : EXT_STATUS_DISABLED;
     }
+
     if (cpu->cfg.debug && !icount_enabled()) {
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, ITRIGGER, env->itrigger_enabled);
     }
 #endif
 
+    flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, FS, fs);
+    flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, VS, vs);
     flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, XL, env->xl);
-    if (env->cur_pmmask < (env->xl == MXL_RV32 ? UINT32_MAX : UINT64_MAX)) {
+    flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, AXL, cpu_address_xl(env));
+    if (env->cur_pmmask != 0) {
         flags = FIELD_DP32(flags, TB_FLAGS, PM_MASK_ENABLED, 1);
     }
     if (env->cur_pmbase != 0) {
@@ -123,14 +147,17 @@ void cpu_get_tb_cpu_state(CPURISCVState *env, target_ulong *pc,
 
 void riscv_cpu_update_mask(CPURISCVState *env)
 {
-    target_ulong mask = -1, base = 0;
+    target_ulong mask = 0, base = 0;
+    RISCVMXL xl = env->xl;
     /*
      * TODO: Current RVJ spec does not specify
      * how the extension interacts with XLEN.
      */
 #ifndef CONFIG_USER_ONLY
+    int mode = cpu_address_mode(env);
+    xl = cpu_get_xl(env, mode);
     if (riscv_has_ext(env, RVJ)) {
-        switch (env->priv) {
+        switch (mode) {
         case PRV_M:
             if (env->mmte & M_PM_ENABLE) {
                 mask = env->mpmmask;
@@ -154,7 +181,7 @@ void riscv_cpu_update_mask(CPURISCVState *env)
         }
     }
 #endif
-    if (env->xl == MXL_RV32) {
+    if (xl == MXL_RV32) {
         env->cur_pmmask = mask & UINT32_MAX;
         env->cur_pmbase = base & UINT32_MAX;
     } else {
@@ -230,75 +257,75 @@ int riscv_cpu_hviprio_index2irq(int index, int *out_irq, int *out_rdzero)
  * ----------------------------------------------------------------
  */
 static const uint8_t default_iprio[64] = {
- /* Custom interrupts 48 to 63 */
- [63] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [62] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [61] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [60] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [59] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [58] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [57] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [56] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [55] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [54] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [53] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [52] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [51] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [50] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [49] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [48] = IPRIO_MMAXIPRIO,
-
- /* Custom interrupts 24 to 31 */
- [31] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [30] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [29] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [28] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [27] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [26] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [25] = IPRIO_MMAXIPRIO,
- [24] = IPRIO_MMAXIPRIO,
-
- [47] = IPRIO_DEFAULT_UPPER,
- [23] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 1,
- [46] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 2,
- [45] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 3,
- [22] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 4,
- [44] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 5,
-
- [43] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 6,
- [21] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 7,
- [42] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 8,
- [41] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 9,
- [20] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 10,
- [40] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 11,
-
- [11] = IPRIO_DEFAULT_M,
- [3]  = IPRIO_DEFAULT_M + 1,
- [7]  = IPRIO_DEFAULT_M + 2,
-
- [9]  = IPRIO_DEFAULT_S,
- [1]  = IPRIO_DEFAULT_S + 1,
- [5]  = IPRIO_DEFAULT_S + 2,
-
- [12] = IPRIO_DEFAULT_SGEXT,
-
- [10] = IPRIO_DEFAULT_VS,
- [2]  = IPRIO_DEFAULT_VS + 1,
- [6]  = IPRIO_DEFAULT_VS + 2,
-
- [39] = IPRIO_DEFAULT_LOWER,
- [19] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 1,
- [38] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 2,
- [37] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 3,
- [18] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 4,
- [36] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 5,
-
- [35] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 6,
- [17] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 7,
- [34] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 8,
- [33] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 9,
- [16] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 10,
- [32] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 11,
   /* Custom interrupts 48 to 63 */
   [63] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [62] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [61] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [60] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [59] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [58] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [57] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [56] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [55] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [54] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [53] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [52] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [51] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [50] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [49] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [48] = IPRIO_MMAXIPRIO,
+
   /* Custom interrupts 24 to 31 */
   [31] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [30] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [29] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [28] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [27] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [26] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [25] = IPRIO_MMAXIPRIO,
   [24] = IPRIO_MMAXIPRIO,
+
   [47] = IPRIO_DEFAULT_UPPER,
   [23] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 1,
   [46] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 2,
   [45] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 3,
   [22] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 4,
   [44] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 5,
+
   [43] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 6,
   [21] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 7,
   [42] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 8,
   [41] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 9,
   [20] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 10,
   [40] = IPRIO_DEFAULT_UPPER + 11,
+
   [11] = IPRIO_DEFAULT_M,
   [3]  = IPRIO_DEFAULT_M + 1,
   [7]  = IPRIO_DEFAULT_M + 2,
+
   [9]  = IPRIO_DEFAULT_S,
   [1]  = IPRIO_DEFAULT_S + 1,
   [5]  = IPRIO_DEFAULT_S + 2,
+
   [12] = IPRIO_DEFAULT_SGEXT,
+
   [10] = IPRIO_DEFAULT_VS,
   [2]  = IPRIO_DEFAULT_VS + 1,
   [6]  = IPRIO_DEFAULT_VS + 2,
+
   [39] = IPRIO_DEFAULT_LOWER,
   [19] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 1,
   [38] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 2,
   [37] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 3,
   [18] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 4,
   [36] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 5,
+
   [35] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 6,
   [17] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 7,
   [34] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 8,
   [33] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 9,
   [16] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 10,
   [32] = IPRIO_DEFAULT_LOWER + 11,
 };
 
 uint8_t riscv_cpu_default_priority(int irq)
@@ -314,7 +341,6 @@ static int riscv_cpu_pending_to_irq(CPURISCVState *env,
                                     int extirq, unsigned int extirq_def_prio,
                                     uint64_t pending, uint8_t *iprio)
 {
-    RISCVCPU *cpu = env_archcpu(env);
     int irq, best_irq = RISCV_EXCP_NONE;
     unsigned int prio, best_prio = UINT_MAX;
 
@@ -323,7 +349,8 @@ static int riscv_cpu_pending_to_irq(CPURISCVState *env,
     }
 
     irq = ctz64(pending);
-    if (!((extirq == IRQ_M_EXT) ? cpu->cfg.ext_smaia : cpu->cfg.ext_ssaia)) {
+    if (!((extirq == IRQ_M_EXT) ? riscv_cpu_cfg(env)->ext_smaia :
+                                  riscv_cpu_cfg(env)->ext_ssaia)) {
         return irq;
     }
 
@@ -349,6 +376,11 @@ static int riscv_cpu_pending_to_irq(CPURISCVState *env,
     return best_irq;
 }
 
+/*
+ * Doesn't report interrupts inserted using mvip from M-mode firmware or
+ * using hvip bits 13:63 from HS-mode. Those are returned in
+ * riscv_cpu_sirq_pending() and riscv_cpu_vsirq_pending().
+ */
 uint64_t riscv_cpu_all_pending(CPURISCVState *env)
 {
     uint32_t gein = get_field(env->hstatus, HSTATUS_VGEIN);
@@ -371,27 +403,35 @@ int riscv_cpu_sirq_pending(CPURISCVState *env)
 {
     uint64_t irqs = riscv_cpu_all_pending(env) & env->mideleg &
                     ~(MIP_VSSIP | MIP_VSTIP | MIP_VSEIP);
+    uint64_t irqs_f = env->mvip & env->mvien & ~env->mideleg & env->sie;
 
     return riscv_cpu_pending_to_irq(env, IRQ_S_EXT, IPRIO_DEFAULT_S,
-                                    irqs, env->siprio);
+                                    irqs | irqs_f, env->siprio);
 }
 
 int riscv_cpu_vsirq_pending(CPURISCVState *env)
 {
-    uint64_t irqs = riscv_cpu_all_pending(env) & env->mideleg &
-                    (MIP_VSSIP | MIP_VSTIP | MIP_VSEIP);
+    uint64_t irqs = riscv_cpu_all_pending(env) & env->mideleg & env->hideleg;
+    uint64_t irqs_f_vs = env->hvip & env->hvien & ~env->hideleg & env->vsie;
+    uint64_t vsbits;
+
+    /* Bring VS-level bits to correct position */
+    vsbits = irqs & VS_MODE_INTERRUPTS;
+    irqs &= ~VS_MODE_INTERRUPTS;
+    irqs |= vsbits >> 1;
 
     return riscv_cpu_pending_to_irq(env, IRQ_S_EXT, IPRIO_DEFAULT_S,
-                                    irqs >> 1, env->hviprio);
+                                    (irqs | irqs_f_vs), env->hviprio);
 }
 
 static int riscv_cpu_local_irq_pending(CPURISCVState *env)
 {
+    uint64_t irqs, pending, mie, hsie, vsie, irqs_f, irqs_f_vs;
+    uint64_t vsbits, irq_delegated;
     int virq;
-    uint64_t irqs, pending, mie, hsie, vsie;
 
     /* Determine interrupt enable state of all privilege modes */
-    if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+    if (env->virt_enabled) {
         mie = 1;
         hsie = 1;
         vsie = (env->priv < PRV_S) ||
@@ -414,19 +454,36 @@ static int riscv_cpu_local_irq_pending(CPURISCVState *env)
                                         irqs, env->miprio);
     }
 
+    /* Check for virtual S-mode interrupts. */
+    irqs_f = env->mvip & (env->mvien & ~env->mideleg) & env->sie;
+
     /* Check HS-mode interrupts */
-    irqs = pending & env->mideleg & ~env->hideleg & -hsie;
+    irqs =  ((pending & env->mideleg & ~env->hideleg) | irqs_f) & -hsie;
     if (irqs) {
         return riscv_cpu_pending_to_irq(env, IRQ_S_EXT, IPRIO_DEFAULT_S,
                                         irqs, env->siprio);
     }
 
+    /* Check for virtual VS-mode interrupts. */
+    irqs_f_vs = env->hvip & env->hvien & ~env->hideleg & env->vsie;
+
     /* Check VS-mode interrupts */
-    irqs = pending & env->mideleg & env->hideleg & -vsie;
+    irq_delegated = pending & env->mideleg & env->hideleg;
+
+    /* Bring VS-level bits to correct position */
+    vsbits = irq_delegated & VS_MODE_INTERRUPTS;
+    irq_delegated &= ~VS_MODE_INTERRUPTS;
+    irq_delegated |= vsbits >> 1;
+
+    irqs = (irq_delegated | irqs_f_vs) & -vsie;
     if (irqs) {
         virq = riscv_cpu_pending_to_irq(env, IRQ_S_EXT, IPRIO_DEFAULT_S,
-                                        irqs >> 1, env->hviprio);
-        return (virq <= 0) ? virq : virq + 1;
+                                        irqs, env->hviprio);
+        if (virq <= 0 || (virq > 12 && virq <= 63)) {
+            return virq;
+        } else {
+            return virq + 1;
+        }
     }
 
     /* Indicate no pending interrupt */
@@ -452,7 +509,7 @@ bool riscv_cpu_exec_interrupt(CPUState *cs, int interrupt_request)
 bool riscv_cpu_fp_enabled(CPURISCVState *env)
 {
     if (env->mstatus & MSTATUS_FS) {
-        if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && !(env->mstatus_hs & MSTATUS_FS)) {
+        if (env->virt_enabled && !(env->mstatus_hs & MSTATUS_FS)) {
             return false;
         }
         return true;
@@ -465,7 +522,7 @@ bool riscv_cpu_fp_enabled(CPURISCVState *env)
 bool riscv_cpu_vector_enabled(CPURISCVState *env)
 {
     if (env->mstatus & MSTATUS_VS) {
-        if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && !(env->mstatus_hs & MSTATUS_VS)) {
+        if (env->virt_enabled && !(env->mstatus_hs & MSTATUS_VS)) {
             return false;
         }
         return true;
@@ -483,7 +540,7 @@ void riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(CPURISCVState *env)
     if (riscv_has_ext(env, RVF)) {
         mstatus_mask |= MSTATUS_FS;
     }
-    bool current_virt = riscv_cpu_virt_enabled(env);
+    bool current_virt = env->virt_enabled;
 
     g_assert(riscv_has_ext(env, RVH));
 
@@ -558,27 +615,15 @@ void riscv_cpu_set_geilen(CPURISCVState *env, target_ulong geilen)
     env->geilen = geilen;
 }
 
-bool riscv_cpu_virt_enabled(CPURISCVState *env)
-{
-    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
-        return false;
-    }
-
-    return get_field(env->virt, VIRT_ONOFF);
-}
-
+/* This function can only be called to set virt when RVH is enabled */
 void riscv_cpu_set_virt_enabled(CPURISCVState *env, bool enable)
 {
-    if (!riscv_has_ext(env, RVH)) {
-        return;
-    }
-
     /* Flush the TLB on all virt mode changes. */
-    if (get_field(env->virt, VIRT_ONOFF) != enable) {
+    if (env->virt_enabled != enable) {
         tlb_flush(env_cpu(env));
     }
 
-    env->virt = set_field(env->virt, VIRT_ONOFF, enable);
+    env->virt_enabled = enable;
 
     if (enable) {
         /*
@@ -590,15 +635,10 @@ void riscv_cpu_set_virt_enabled(CPURISCVState *env, bool enable)
          *
          * To solve this, we check and inject interrupt after setting V=1.
          */
-        riscv_cpu_update_mip(env_archcpu(env), 0, 0);
+        riscv_cpu_update_mip(env, 0, 0);
     }
 }
 
-bool riscv_cpu_two_stage_lookup(int mmu_idx)
-{
-    return mmu_idx & TB_FLAGS_PRIV_HYP_ACCESS_MASK;
-}
-
 int riscv_cpu_claim_interrupts(RISCVCPU *cpu, uint64_t interrupts)
 {
     CPURISCVState *env = &cpu->env;
@@ -610,28 +650,42 @@ int riscv_cpu_claim_interrupts(RISCVCPU *cpu, uint64_t interrupts)
     }
 }
 
-uint64_t riscv_cpu_update_mip(RISCVCPU *cpu, uint64_t mask, uint64_t value)
+void riscv_cpu_interrupt(CPURISCVState *env)
 {
-    CPURISCVState *env = &cpu->env;
-    CPUState *cs = CPU(cpu);
-    uint64_t gein, vsgein = 0, vstip = 0, old = env->mip;
+    uint64_t gein, vsgein = 0, vstip = 0, irqf = 0;
+    CPUState *cs = env_cpu(env);
+
+    QEMU_IOTHREAD_LOCK_GUARD();
 
-    if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+    if (env->virt_enabled) {
         gein = get_field(env->hstatus, HSTATUS_VGEIN);
         vsgein = (env->hgeip & (1ULL << gein)) ? MIP_VSEIP : 0;
+        irqf = env->hvien & env->hvip & env->vsie;
+    } else {
+        irqf = env->mvien & env->mvip & env->sie;
     }
 
     vstip = env->vstime_irq ? MIP_VSTIP : 0;
 
-    QEMU_IOTHREAD_LOCK_GUARD();
-
-    env->mip = (env->mip & ~mask) | (value & mask);
-
-    if (env->mip | vsgein | vstip) {
+    if (env->mip | vsgein | vstip | irqf) {
         cpu_interrupt(cs, CPU_INTERRUPT_HARD);
     } else {
         cpu_reset_interrupt(cs, CPU_INTERRUPT_HARD);
     }
+}
+
+uint64_t riscv_cpu_update_mip(CPURISCVState *env, uint64_t mask, uint64_t value)
+{
+    uint64_t old = env->mip;
+
+    /* No need to update mip for VSTIP */
+    mask = ((mask == MIP_VSTIP) && env->vstime_irq) ? 0 : mask;
+
+    QEMU_IOTHREAD_LOCK_GUARD();
+
+    env->mip = (env->mip & ~mask) | (value & mask);
+
+    riscv_cpu_interrupt(env);
 
     return old;
 }
@@ -659,12 +713,8 @@ void riscv_cpu_set_aia_ireg_rmw_fn(CPURISCVState *env, uint32_t priv,
 
 void riscv_cpu_set_mode(CPURISCVState *env, target_ulong newpriv)
 {
-    if (newpriv > PRV_M) {
-        g_assert_not_reached();
-    }
-    if (newpriv == PRV_H) {
-        newpriv = PRV_U;
-    }
+    g_assert(newpriv <= PRV_M && newpriv != PRV_RESERVED);
+
     if (icount_enabled() && newpriv != env->priv) {
         riscv_itrigger_update_priv(env);
     }
@@ -692,44 +742,36 @@ void riscv_cpu_set_mode(CPURISCVState *env, target_ulong newpriv)
  *
  * @env: CPURISCVState
  * @prot: The returned protection attributes
- * @tlb_size: TLB page size containing addr. It could be modified after PMP
- *            permission checking. NULL if not set TLB page for addr.
  * @addr: The physical address to be checked permission
  * @access_type: The type of MMU access
  * @mode: Indicates current privilege level.
  */
-static int get_physical_address_pmp(CPURISCVState *env, int *prot,
-                                    target_ulong *tlb_size, hwaddr addr,
+static int get_physical_address_pmp(CPURISCVState *env, int *prot, hwaddr addr,
                                     int size, MMUAccessType access_type,
                                     int mode)
 {
     pmp_priv_t pmp_priv;
-    int pmp_index = -1;
+    bool pmp_has_privs;
 
     if (!riscv_cpu_cfg(env)->pmp) {
         *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
         return TRANSLATE_SUCCESS;
     }
 
-    pmp_index = pmp_hart_has_privs(env, addr, size, 1 << access_type,
-                                   &pmp_priv, mode);
-    if (pmp_index < 0) {
+    pmp_has_privs = pmp_hart_has_privs(env, addr, size, 1 << access_type,
+                                       &pmp_priv, mode);
+    if (!pmp_has_privs) {
         *prot = 0;
         return TRANSLATE_PMP_FAIL;
     }
 
     *prot = pmp_priv_to_page_prot(pmp_priv);
-    if ((tlb_size != NULL) && pmp_index != MAX_RISCV_PMPS) {
-        target_ulong tlb_sa = addr & ~(TARGET_PAGE_SIZE - 1);
-        target_ulong tlb_ea = tlb_sa + TARGET_PAGE_SIZE - 1;
-
-        *tlb_size = pmp_get_tlb_size(env, pmp_index, tlb_sa, tlb_ea);
-    }
 
     return TRANSLATE_SUCCESS;
 }
 
-/* get_physical_address - get the physical address for this virtual address
+/*
+ * get_physical_address - get the physical address for this virtual address
  *
  * Do a page table walk to obtain the physical address corresponding to a
  * virtual address. Returns 0 if the translation was successful
@@ -739,7 +781,7 @@ static int get_physical_address_pmp(CPURISCVState *env, int *prot,
  * @env: CPURISCVState
  * @physical: This will be set to the calculated physical address
  * @prot: The returned protection attributes
- * @addr: The virtual address to be translated
+ * @addr: The virtual address or guest physical address to be translated
  * @fault_pte_addr: If not NULL, this will be set to fault pte address
  *                  when a error occurs on pte address translation.
  *                  This will already be shifted to match htval.
@@ -751,21 +793,22 @@ static int get_physical_address_pmp(CPURISCVState *env, int *prot,
  * @is_debug: Is this access from a debugger or the monitor?
  */
 static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
-                                int *prot, target_ulong addr,
+                                int *ret_prot, vaddr addr,
                                 target_ulong *fault_pte_addr,
                                 int access_type, int mmu_idx,
                                 bool first_stage, bool two_stage,
                                 bool is_debug)
 {
-    /* NOTE: the env->pc value visible here will not be
+    /*
+     * NOTE: the env->pc value visible here will not be
      * correct, but the value visible to the exception handler
-     * (riscv_cpu_do_interrupt) is correct */
+     * (riscv_cpu_do_interrupt) is correct
+     */
     MemTxResult res;
     MemTxAttrs attrs = MEMTXATTRS_UNSPECIFIED;
-    int mode = mmu_idx & TB_FLAGS_PRIV_MMU_MASK;
+    int mode = mmuidx_priv(mmu_idx);
     bool use_background = false;
     hwaddr ppn;
-    RISCVCPU *cpu = env_archcpu(env);
     int napot_bits = 0;
     target_ulong napot_mask;
 
@@ -776,42 +819,20 @@ static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
      * was called. Background registers will be used if the guest has
      * forced a two stage translation to be on (in HS or M mode).
      */
-    if (!riscv_cpu_virt_enabled(env) && two_stage) {
+    if (!env->virt_enabled && two_stage) {
         use_background = true;
     }
 
-    /* MPRV does not affect the virtual-machine load/store
-       instructions, HLV, HLVX, and HSV. */
-    if (riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx)) {
-        mode = get_field(env->hstatus, HSTATUS_SPVP);
-    } else if (mode == PRV_M && access_type != MMU_INST_FETCH) {
-        if (get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPRV)) {
-            mode = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPP);
-        }
-    }
-
-    if (first_stage == false) {
-        /* We are in stage 2 translation, this is similar to stage 1. */
-        /* Stage 2 is always taken as U-mode */
-        mode = PRV_U;
-    }
-
     if (mode == PRV_M || !riscv_cpu_cfg(env)->mmu) {
         *physical = addr;
-        *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
+        *ret_prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
         return TRANSLATE_SUCCESS;
     }
 
-    *prot = 0;
+    *ret_prot = 0;
 
     hwaddr base;
-    int levels, ptidxbits, ptesize, vm, sum, mxr, widened;
-
-    if (first_stage == true) {
-        mxr = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MXR);
-    } else {
-        mxr = get_field(env->vsstatus, MSTATUS_MXR);
-    }
+    int levels, ptidxbits, ptesize, vm, widened;
 
     if (first_stage == true) {
         if (use_background) {
@@ -842,8 +863,7 @@ static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
         }
         widened = 2;
     }
-    /* status.SUM will be ignored if execute on background */
-    sum = get_field(env->mstatus, MSTATUS_SUM) || use_background || is_debug;
+
     switch (vm) {
     case VM_1_10_SV32:
       levels = 2; ptidxbits = 10; ptesize = 4; break;
@@ -855,7 +875,7 @@ static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
       levels = 5; ptidxbits = 9; ptesize = 8; break;
     case VM_1_10_MBARE:
         *physical = addr;
-        *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
+        *ret_prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE | PAGE_EXEC;
         return TRANSLATE_SUCCESS;
     default:
       g_assert_not_reached();
@@ -863,20 +883,37 @@ static int get_physical_address(CPURISCVState *env, hwaddr *physical,
 
     CPUState *cs = env_cpu(env);
     int va_bits = PGSHIFT + levels * ptidxbits + widened;
-    target_ulong mask, masked_msbs;
 
-    if (TARGET_LONG_BITS > (va_bits - 1)) {
-        mask = (1L << (TARGET_LONG_BITS - (va_bits - 1))) - 1;
+    if (first_stage == true) {
+        target_ulong mask, masked_msbs;
+
+        if (TARGET_LONG_BITS > (va_bits - 1)) {
+            mask = (1L << (TARGET_LONG_BITS - (va_bits - 1))) - 1;
+        } else {
+            mask = 0;
+        }
+        masked_msbs = (addr >> (va_bits - 1)) & mask;
+
+        if (masked_msbs != 0 && masked_msbs != mask) {
+            return TRANSLATE_FAIL;
+        }
     } else {
-        mask = 0;
+        if (vm != VM_1_10_SV32 && addr >> va_bits != 0) {
+            return TRANSLATE_FAIL;
+        }
     }
-    masked_msbs = (addr >> (va_bits - 1)) & mask;
 
-    if (masked_msbs != 0 && masked_msbs != mask) {
-        return TRANSLATE_FAIL;
+    bool pbmte = env->menvcfg & MENVCFG_PBMTE;
+    bool adue = env->menvcfg & MENVCFG_ADUE;
+
+    if (first_stage && two_stage && env->virt_enabled) {
+        pbmte = pbmte && (env->henvcfg & HENVCFG_PBMTE);
+        adue = adue && (env->henvcfg & HENVCFG_ADUE);
     }
 
     int ptshift = (levels - 1) * ptidxbits;
+    target_ulong pte;
+    hwaddr pte_addr;
     int i;
 
 #if !TCG_OVERSIZED_GUEST
@@ -893,7 +930,6 @@ restart:
         }
 
         /* check that physical address of PTE is legal */
-        hwaddr pte_addr;
 
         if (two_stage && first_stage) {
             int vbase_prot;
@@ -902,7 +938,7 @@ restart:
             /* Do the second stage translation on the base PTE address. */
             int vbase_ret = get_physical_address(env, &vbase, &vbase_prot,
                                                  base, NULL, MMU_DATA_LOAD,
-                                                 mmu_idx, false, true,
+                                                 MMUIdx_U, false, true,
                                                  is_debug);
 
             if (vbase_ret != TRANSLATE_SUCCESS) {
@@ -918,14 +954,13 @@ restart:
         }
 
         int pmp_prot;
-        int pmp_ret = get_physical_address_pmp(env, &pmp_prot, NULL, pte_addr,
+        int pmp_ret = get_physical_address_pmp(env, &pmp_prot, pte_addr,
                                                sizeof(target_ulong),
                                                MMU_DATA_LOAD, PRV_S);
         if (pmp_ret != TRANSLATE_SUCCESS) {
             return TRANSLATE_PMP_FAIL;
         }
 
-        target_ulong pte;
         if (riscv_cpu_mxl(env) == MXL_RV32) {
             pte = address_space_ldl(cs->as, pte_addr, attrs, &res);
         } else {
@@ -936,142 +971,170 @@ restart:
             return TRANSLATE_FAIL;
         }
 
-        bool pbmte = env->menvcfg & MENVCFG_PBMTE;
-        bool hade = env->menvcfg & MENVCFG_HADE;
-
-        if (first_stage && two_stage && riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
-            pbmte = pbmte && (env->henvcfg & HENVCFG_PBMTE);
-            hade = hade && (env->henvcfg & HENVCFG_HADE);
-        }
-
         if (riscv_cpu_sxl(env) == MXL_RV32) {
             ppn = pte >> PTE_PPN_SHIFT;
-        } else if (pbmte || cpu->cfg.ext_svnapot) {
-            ppn = (pte & (target_ulong)PTE_PPN_MASK) >> PTE_PPN_SHIFT;
         } else {
-            ppn = pte >> PTE_PPN_SHIFT;
-            if ((pte & ~(target_ulong)PTE_PPN_MASK) >> PTE_PPN_SHIFT) {
+            if (pte & PTE_RESERVED) {
                 return TRANSLATE_FAIL;
             }
+
+            if (!pbmte && (pte & PTE_PBMT)) {
+                return TRANSLATE_FAIL;
+            }
+
+            if (!riscv_cpu_cfg(env)->ext_svnapot && (pte & PTE_N)) {
+                return TRANSLATE_FAIL;
+            }
+
+            ppn = (pte & (target_ulong)PTE_PPN_MASK) >> PTE_PPN_SHIFT;
         }
 
         if (!(pte & PTE_V)) {
             /* Invalid PTE */
             return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (!pbmte && (pte & PTE_PBMT)) {
+        }
+        if (pte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) {
+            goto leaf;
+        }
+
+        /* Inner PTE, continue walking */
+        if (pte & (PTE_D | PTE_A | PTE_U | PTE_ATTR)) {
             return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (!(pte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X))) {
-            /* Inner PTE, continue walking */
-            if (pte & (PTE_D | PTE_A | PTE_U | PTE_ATTR)) {
+        }
+        base = ppn << PGSHIFT;
+    }
+
+    /* No leaf pte at any translation level. */
+    return TRANSLATE_FAIL;
+
+ leaf:
+    if (ppn & ((1ULL << ptshift) - 1)) {
+        /* Misaligned PPN */
+        return TRANSLATE_FAIL;
+    }
+    if (!pbmte && (pte & PTE_PBMT)) {
+        /* Reserved without Svpbmt. */
+        return TRANSLATE_FAIL;
+    }
+
+    /* Check for reserved combinations of RWX flags. */
+    switch (pte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) {
+    case PTE_W:
+    case PTE_W | PTE_X:
+        return TRANSLATE_FAIL;
+    }
+
+    int prot = 0;
+    if (pte & PTE_R) {
+        prot |= PAGE_READ;
+    }
+    if (pte & PTE_W) {
+        prot |= PAGE_WRITE;
+    }
+    if (pte & PTE_X) {
+        bool mxr;
+
+        if (first_stage == true) {
+            mxr = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MXR);
+        } else {
+            mxr = get_field(env->vsstatus, MSTATUS_MXR);
+        }
+        if (mxr) {
+            prot |= PAGE_READ;
+        }
+        prot |= PAGE_EXEC;
+    }
+
+    if (pte & PTE_U) {
+        if (mode != PRV_U) {
+            if (!mmuidx_sum(mmu_idx)) {
                 return TRANSLATE_FAIL;
             }
-            base = ppn << PGSHIFT;
-        } else if ((pte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) == PTE_W) {
-            /* Reserved leaf PTE flags: PTE_W */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if ((pte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) == (PTE_W | PTE_X)) {
-            /* Reserved leaf PTE flags: PTE_W + PTE_X */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if ((pte & PTE_U) && ((mode != PRV_U) &&
-                   (!sum || access_type == MMU_INST_FETCH))) {
-            /* User PTE flags when not U mode and mstatus.SUM is not set,
-               or the access type is an instruction fetch */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (!(pte & PTE_U) && (mode != PRV_S)) {
-            /* Supervisor PTE flags when not S mode */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (ppn & ((1ULL << ptshift) - 1)) {
-            /* Misaligned PPN */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (access_type == MMU_DATA_LOAD && !((pte & PTE_R) ||
-                   ((pte & PTE_X) && mxr))) {
-            /* Read access check failed */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (access_type == MMU_DATA_STORE && !(pte & PTE_W)) {
-            /* Write access check failed */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else if (access_type == MMU_INST_FETCH && !(pte & PTE_X)) {
-            /* Fetch access check failed */
-            return TRANSLATE_FAIL;
-        } else {
-            /* if necessary, set accessed and dirty bits. */
-            target_ulong updated_pte = pte | PTE_A |
+            /* SUM allows only read+write, not execute. */
+            prot &= PAGE_READ | PAGE_WRITE;
+        }
+    } else if (mode != PRV_S) {
+        /* Supervisor PTE flags when not S mode */
+        return TRANSLATE_FAIL;
+    }
+
+    if (!((prot >> access_type) & 1)) {
+        /* Access check failed */
+        return TRANSLATE_FAIL;
+    }
+
+    /* If necessary, set accessed and dirty bits. */
+    target_ulong updated_pte = pte | PTE_A |
                 (access_type == MMU_DATA_STORE ? PTE_D : 0);
 
-            /* Page table updates need to be atomic with MTTCG enabled */
-            if (updated_pte != pte) {
-                if (!hade) {
-                    return TRANSLATE_FAIL;
-                }
+    /* Page table updates need to be atomic with MTTCG enabled */
+    if (updated_pte != pte && !is_debug) {
+        if (!adue) {
+            return TRANSLATE_FAIL;
+        }
 
-                /*
-                 * - if accessed or dirty bits need updating, and the PTE is
-                 *   in RAM, then we do so atomically with a compare and swap.
-                 * - if the PTE is in IO space or ROM, then it can't be updated
-                 *   and we return TRANSLATE_FAIL.
-                 * - if the PTE changed by the time we went to update it, then
-                 *   it is no longer valid and we must re-walk the page table.
-                 */
-                MemoryRegion *mr;
-                hwaddr l = sizeof(target_ulong), addr1;
-                mr = address_space_translate(cs->as, pte_addr,
-                    &addr1, &l, false, MEMTXATTRS_UNSPECIFIED);
-                if (memory_region_is_ram(mr)) {
-                    target_ulong *pte_pa =
-                        qemu_map_ram_ptr(mr->ram_block, addr1);
+        /*
+         * - if accessed or dirty bits need updating, and the PTE is
+         *   in RAM, then we do so atomically with a compare and swap.
+         * - if the PTE is in IO space or ROM, then it can't be updated
+         *   and we return TRANSLATE_FAIL.
+         * - if the PTE changed by the time we went to update it, then
+         *   it is no longer valid and we must re-walk the page table.
+         */
+        MemoryRegion *mr;
+        hwaddr l = sizeof(target_ulong), addr1;
+        mr = address_space_translate(cs->as, pte_addr, &addr1, &l,
+                                     false, MEMTXATTRS_UNSPECIFIED);
+        if (memory_region_is_ram(mr)) {
+            target_ulong *pte_pa = qemu_map_ram_ptr(mr->ram_block, addr1);
 #if TCG_OVERSIZED_GUEST
-                    /* MTTCG is not enabled on oversized TCG guests so
-                     * page table updates do not need to be atomic */
-                    *pte_pa = pte = updated_pte;
+            /*
+             * MTTCG is not enabled on oversized TCG guests so
+             * page table updates do not need to be atomic
+             */
+            *pte_pa = pte = updated_pte;
 #else
-                    target_ulong old_pte =
-                        qatomic_cmpxchg(pte_pa, pte, updated_pte);
-                    if (old_pte != pte) {
-                        goto restart;
-                    } else {
-                        pte = updated_pte;
-                    }
-#endif
-                } else {
-                    /* misconfigured PTE in ROM (AD bits are not preset) or
-                     * PTE is in IO space and can't be updated atomically */
-                    return TRANSLATE_FAIL;
-                }
+            target_ulong old_pte = qatomic_cmpxchg(pte_pa, pte, updated_pte);
+            if (old_pte != pte) {
+                goto restart;
             }
+            pte = updated_pte;
+#endif
+        } else {
+            /*
+             * Misconfigured PTE in ROM (AD bits are not preset) or
+             * PTE is in IO space and can't be updated atomically.
+             */
+            return TRANSLATE_FAIL;
+        }
+    }
 
-            /* for superpage mappings, make a fake leaf PTE for the TLB's
-               benefit. */
-            target_ulong vpn = addr >> PGSHIFT;
+    /* For superpage mappings, make a fake leaf PTE for the TLB's benefit. */
+    target_ulong vpn = addr >> PGSHIFT;
 
-            if (cpu->cfg.ext_svnapot && (pte & PTE_N)) {
-                napot_bits = ctzl(ppn) + 1;
-                if ((i != (levels - 1)) || (napot_bits != 4)) {
-                    return TRANSLATE_FAIL;
-                }
-            }
+    if (riscv_cpu_cfg(env)->ext_svnapot && (pte & PTE_N)) {
+        napot_bits = ctzl(ppn) + 1;
+        if ((i != (levels - 1)) || (napot_bits != 4)) {
+            return TRANSLATE_FAIL;
+        }
+    }
 
-            napot_mask = (1 << napot_bits) - 1;
-            *physical = (((ppn & ~napot_mask) | (vpn & napot_mask) |
-                          (vpn & (((target_ulong)1 << ptshift) - 1))
-                         ) << PGSHIFT) | (addr & ~TARGET_PAGE_MASK);
+    napot_mask = (1 << napot_bits) - 1;
+    *physical = (((ppn & ~napot_mask) | (vpn & napot_mask) |
+                  (vpn & (((target_ulong)1 << ptshift) - 1))
+                 ) << PGSHIFT) | (addr & ~TARGET_PAGE_MASK);
 
-            /* set permissions on the TLB entry */
-            if ((pte & PTE_R) || ((pte & PTE_X) && mxr)) {
-                *prot |= PAGE_READ;
-            }
-            if ((pte & PTE_X)) {
-                *prot |= PAGE_EXEC;
-            }
-            /* add write permission on stores or if the page is already dirty,
-               so that we TLB miss on later writes to update the dirty bit */
-            if ((pte & PTE_W) &&
-                    (access_type == MMU_DATA_STORE || (pte & PTE_D))) {
-                *prot |= PAGE_WRITE;
-            }
-            return TRANSLATE_SUCCESS;
-        }
+    /*
+     * Remove write permission unless this is a store, or the page is
+     * already dirty, so that we TLB miss on later writes to update
+     * the dirty bit.
+     */
+    if (access_type != MMU_DATA_STORE && !(pte & PTE_D)) {
+        prot &= ~PAGE_WRITE;
     }
-    return TRANSLATE_FAIL;
+    *ret_prot = prot;
+
+    return TRANSLATE_SUCCESS;
 }
 
 static void raise_mmu_exception(CPURISCVState *env, target_ulong address,
@@ -1080,46 +1143,31 @@ static void raise_mmu_exception(CPURISCVState *env, target_ulong address,
                                 bool two_stage_indirect)
 {
     CPUState *cs = env_cpu(env);
-    int page_fault_exceptions, vm;
-    uint64_t stap_mode;
-
-    if (riscv_cpu_mxl(env) == MXL_RV32) {
-        stap_mode = SATP32_MODE;
-    } else {
-        stap_mode = SATP64_MODE;
-    }
-
-    if (first_stage) {
-        vm = get_field(env->satp, stap_mode);
-    } else {
-        vm = get_field(env->hgatp, stap_mode);
-    }
-
-    page_fault_exceptions = vm != VM_1_10_MBARE && !pmp_violation;
 
     switch (access_type) {
     case MMU_INST_FETCH:
-        if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && !first_stage) {
+        if (env->virt_enabled && !first_stage) {
             cs->exception_index = RISCV_EXCP_INST_GUEST_PAGE_FAULT;
         } else {
-            cs->exception_index = page_fault_exceptions ?
-                RISCV_EXCP_INST_PAGE_FAULT : RISCV_EXCP_INST_ACCESS_FAULT;
+            cs->exception_index = pmp_violation ?
+                RISCV_EXCP_INST_ACCESS_FAULT : RISCV_EXCP_INST_PAGE_FAULT;
         }
         break;
     case MMU_DATA_LOAD:
         if (two_stage && !first_stage) {
             cs->exception_index = RISCV_EXCP_LOAD_GUEST_ACCESS_FAULT;
         } else {
-            cs->exception_index = page_fault_exceptions ?
-                RISCV_EXCP_LOAD_PAGE_FAULT : RISCV_EXCP_LOAD_ACCESS_FAULT;
+            cs->exception_index = pmp_violation ?
+                RISCV_EXCP_LOAD_ACCESS_FAULT : RISCV_EXCP_LOAD_PAGE_FAULT;
         }
         break;
     case MMU_DATA_STORE:
         if (two_stage && !first_stage) {
             cs->exception_index = RISCV_EXCP_STORE_GUEST_AMO_ACCESS_FAULT;
         } else {
-            cs->exception_index = page_fault_exceptions ?
-                RISCV_EXCP_STORE_PAGE_FAULT : RISCV_EXCP_STORE_AMO_ACCESS_FAULT;
+            cs->exception_index = pmp_violation ?
+                RISCV_EXCP_STORE_AMO_ACCESS_FAULT :
+                RISCV_EXCP_STORE_PAGE_FAULT;
         }
         break;
     default:
@@ -1139,11 +1187,11 @@ hwaddr riscv_cpu_get_phys_page_debug(CPUState *cs, vaddr addr)
     int mmu_idx = cpu_mmu_index(&cpu->env, false);
 
     if (get_physical_address(env, &phys_addr, &prot, addr, NULL, 0, mmu_idx,
-                             true, riscv_cpu_virt_enabled(env), true)) {
+                             true, env->virt_enabled, true)) {
         return -1;
     }
 
-    if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+    if (env->virt_enabled) {
         if (get_physical_address(env, &phys_addr, &prot, phys_addr, NULL,
                                  0, mmu_idx, false, true, true)) {
             return -1;
@@ -1171,8 +1219,7 @@ void riscv_cpu_do_transaction_failed(CPUState *cs, hwaddr physaddr,
     }
 
     env->badaddr = addr;
-    env->two_stage_lookup = riscv_cpu_virt_enabled(env) ||
-                            riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx);
+    env->two_stage_lookup = mmuidx_2stage(mmu_idx);
     env->two_stage_indirect_lookup = false;
     cpu_loop_exit_restore(cs, retaddr);
 }
@@ -1197,8 +1244,7 @@ void riscv_cpu_do_unaligned_access(CPUState *cs, vaddr addr,
         g_assert_not_reached();
     }
     env->badaddr = addr;
-    env->two_stage_lookup = riscv_cpu_virt_enabled(env) ||
-                            riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx);
+    env->two_stage_lookup = mmuidx_2stage(mmu_idx);
     env->two_stage_indirect_lookup = false;
     cpu_loop_exit_restore(cs, retaddr);
 }
@@ -1236,7 +1282,7 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
     int prot, prot2, prot_pmp;
     bool pmp_violation = false;
     bool first_stage_error = true;
-    bool two_stage_lookup = false;
+    bool two_stage_lookup = mmuidx_2stage(mmu_idx);
     bool two_stage_indirect_error = false;
     int ret = TRANSLATE_FAIL;
     int mode = mmu_idx;
@@ -1248,22 +1294,8 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
     qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU, "%s ad %" VADDR_PRIx " rw %d mmu_idx %d\n",
                   __func__, address, access_type, mmu_idx);
 
-    /* MPRV does not affect the virtual-machine load/store
-       instructions, HLV, HLVX, and HSV. */
-    if (riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx)) {
-        mode = get_field(env->hstatus, HSTATUS_SPVP);
-    } else if (mode == PRV_M && access_type != MMU_INST_FETCH &&
-               get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPRV)) {
-        mode = get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPP);
-        if (riscv_has_ext(env, RVH) && get_field(env->mstatus, MSTATUS_MPV)) {
-            two_stage_lookup = true;
-        }
-    }
-
     pmu_tlb_fill_incr_ctr(cpu, access_type);
-    if (riscv_cpu_virt_enabled(env) ||
-        ((riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx) || two_stage_lookup) &&
-         access_type != MMU_INST_FETCH)) {
+    if (two_stage_lookup) {
         /* Two stage lookup */
         ret = get_physical_address(env, &pa, &prot, address,
                                    &env->guest_phys_fault_addr, access_type,
@@ -1277,7 +1309,6 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
         if (ret == TRANSLATE_G_STAGE_FAIL) {
             first_stage_error = false;
             two_stage_indirect_error = true;
-            access_type = MMU_DATA_LOAD;
         }
 
         qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU,
@@ -1290,19 +1321,21 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
             im_address = pa;
 
             ret = get_physical_address(env, &pa, &prot2, im_address, NULL,
-                                       access_type, mmu_idx, false, true,
+                                       access_type, MMUIdx_U, false, true,
                                        false);
 
             qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU,
-                    "%s 2nd-stage address=%" VADDR_PRIx " ret %d physical "
-                    HWADDR_FMT_plx " prot %d\n",
-                    __func__, im_address, ret, pa, prot2);
+                          "%s 2nd-stage address=%" VADDR_PRIx
+                          " ret %d physical "
+                          HWADDR_FMT_plx " prot %d\n",
+                          __func__, im_address, ret, pa, prot2);
 
             prot &= prot2;
 
             if (ret == TRANSLATE_SUCCESS) {
-                ret = get_physical_address_pmp(env, &prot_pmp, &tlb_size, pa,
+                ret = get_physical_address_pmp(env, &prot_pmp, pa,
                                                size, access_type, mode);
+                tlb_size = pmp_get_tlb_size(env, pa);
 
                 qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU,
                               "%s PMP address=" HWADDR_FMT_plx " ret %d prot"
@@ -1334,8 +1367,9 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
                       __func__, address, ret, pa, prot);
 
         if (ret == TRANSLATE_SUCCESS) {
-            ret = get_physical_address_pmp(env, &prot_pmp, &tlb_size, pa,
+            ret = get_physical_address_pmp(env, &prot_pmp, pa,
                                            size, access_type, mode);
+            tlb_size = pmp_get_tlb_size(env, pa);
 
             qemu_log_mask(CPU_LOG_MMU,
                           "%s PMP address=" HWADDR_FMT_plx " ret %d prot"
@@ -1358,9 +1392,7 @@ bool riscv_cpu_tlb_fill(CPUState *cs, vaddr address, int size,
         return false;
     } else {
         raise_mmu_exception(env, address, access_type, pmp_violation,
-                            first_stage_error,
-                            riscv_cpu_virt_enabled(env) ||
-                                riscv_cpu_two_stage_lookup(mmu_idx),
+                            first_stage_error, two_stage_lookup,
                             two_stage_indirect_error);
         cpu_loop_exit_restore(cs, retaddr);
     }
@@ -1589,26 +1621,29 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
     bool write_gva = false;
     uint64_t s;
 
-    /* cs->exception is 32-bits wide unlike mcause which is XLEN-bits wide
+    /*
+     * cs->exception is 32-bits wide unlike mcause which is XLEN-bits wide
      * so we mask off the MSB and separate into trap type and cause.
      */
     bool async = !!(cs->exception_index & RISCV_EXCP_INT_FLAG);
     target_ulong cause = cs->exception_index & RISCV_EXCP_INT_MASK;
     uint64_t deleg = async ? env->mideleg : env->medeleg;
+    bool s_injected = env->mvip & (1 << cause) & env->mvien &&
+        !(env->mip & (1 << cause));
+    bool vs_injected = env->hvip & (1 << cause) & env->hvien &&
+        !(env->mip & (1 << cause));
     target_ulong tval = 0;
     target_ulong tinst = 0;
     target_ulong htval = 0;
     target_ulong mtval2 = 0;
 
-    if  (cause == RISCV_EXCP_SEMIHOST) {
-        do_common_semihosting(cs);
-        env->pc += 4;
-        return;
-    }
-
     if (!async) {
         /* set tval to badaddr for traps with address information */
         switch (cause) {
+        case RISCV_EXCP_SEMIHOST:
+            do_common_semihosting(cs);
+            env->pc += 4;
+            return;
         case RISCV_EXCP_LOAD_GUEST_ACCESS_FAULT:
         case RISCV_EXCP_STORE_GUEST_AMO_ACCESS_FAULT:
         case RISCV_EXCP_LOAD_ADDR_MIS:
@@ -1666,9 +1701,9 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
 
             if (env->priv == PRV_M) {
                 cause = RISCV_EXCP_M_ECALL;
-            } else if (env->priv == PRV_S && riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+            } else if (env->priv == PRV_S && env->virt_enabled) {
                 cause = RISCV_EXCP_VS_ECALL;
-            } else if (env->priv == PRV_S && !riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+            } else if (env->priv == PRV_S && !env->virt_enabled) {
                 cause = RISCV_EXCP_S_ECALL;
             } else if (env->priv == PRV_U) {
                 cause = RISCV_EXCP_U_ECALL;
@@ -1685,13 +1720,14 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
                   __func__, env->mhartid, async, cause, env->pc, tval,
                   riscv_cpu_get_trap_name(cause, async));
 
-    if (env->priv <= PRV_S &&
-            cause < TARGET_LONG_BITS && ((deleg >> cause) & 1)) {
+    if (env->priv <= PRV_S && cause < 64 &&
+        (((deleg >> cause) & 1) || s_injected || vs_injected)) {
         /* handle the trap in S-mode */
         if (riscv_has_ext(env, RVH)) {
             uint64_t hdeleg = async ? env->hideleg : env->hedeleg;
 
-            if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && ((hdeleg >> cause) & 1)) {
+            if (env->virt_enabled &&
+                (((hdeleg >> cause) & 1) || vs_injected)) {
                 /* Trap to VS mode */
                 /*
                  * See if we need to adjust cause. Yes if its VS mode interrupt
@@ -1702,14 +1738,12 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
                     cause = cause - 1;
                 }
                 write_gva = false;
-            } else if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+            } else if (env->virt_enabled) {
                 /* Trap into HS mode, from virt */
                 riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(env);
                 env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SPVP,
                                          env->priv);
-                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV,
-                                         riscv_cpu_virt_enabled(env));
-
+                env->hstatus = set_field(env->hstatus, HSTATUS_SPV, true);
 
                 htval = env->guest_phys_fault_addr;
 
@@ -1733,17 +1767,17 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
         env->htval = htval;
         env->htinst = tinst;
         env->pc = (env->stvec >> 2 << 2) +
-            ((async && (env->stvec & 3) == 1) ? cause * 4 : 0);
+                  ((async && (env->stvec & 3) == 1) ? cause * 4 : 0);
         riscv_cpu_set_mode(env, PRV_S);
     } else {
         /* handle the trap in M-mode */
         if (riscv_has_ext(env, RVH)) {
-            if (riscv_cpu_virt_enabled(env)) {
+            if (env->virt_enabled) {
                 riscv_cpu_swap_hypervisor_regs(env);
             }
             env->mstatus = set_field(env->mstatus, MSTATUS_MPV,
-                                     riscv_cpu_virt_enabled(env));
-            if (riscv_cpu_virt_enabled(env) && tval) {
+                                     env->virt_enabled);
+            if (env->virt_enabled && tval) {
                 env->mstatus = set_field(env->mstatus, MSTATUS_GVA, 1);
             }
 
@@ -1764,11 +1798,12 @@ void riscv_cpu_do_interrupt(CPUState *cs)
         env->mtval2 = mtval2;
         env->mtinst = tinst;
         env->pc = (env->mtvec >> 2 << 2) +
-            ((async && (env->mtvec & 3) == 1) ? cause * 4 : 0);
+                  ((async && (env->mtvec & 3) == 1) ? cause * 4 : 0);
         riscv_cpu_set_mode(env, PRV_M);
     }
 
-    /* NOTE: it is not necessary to yield load reservations here. It is only
+    /*
+     * NOTE: it is not necessary to yield load reservations here. It is only
      * necessary for an SC from "another hart" to cause a load reservation
      * to be yielded. Refer to the memory consistency model section of the
      * RISC-V ISA Specification.