Implement mstatus.TW, mstatus.TVM, and mstatus.TSR
[riscv-isa-sim.git] / riscv / processor.cc
index e1f132e8b66ab11ba38c48f273bd1a50133bd77c..c2a7d49b85df38549762bddfafb061a760e95c3a 100644 (file)
@@ -109,6 +109,8 @@ void processor_t::parse_isa_string(const char* str)
   // advertise support for supervisor and user modes
   isa |= 1L << ('s' - 'a');
   isa |= 1L << ('u' - 'a');
+
+  max_isa = isa;
 }
 
 void state_t::reset()
@@ -152,11 +154,6 @@ void processor_t::reset()
     ext->reset(); // reset the extension
 }
 
-void processor_t::raise_interrupt(reg_t which)
-{
-  throw trap_t(((reg_t)1 << (max_xlen-1)) | which);
-}
-
 // Count number of contiguous 0 bits starting from the LSB.
 static int ctz(reg_t val)
 {
@@ -167,20 +164,19 @@ static int ctz(reg_t val)
   return res;
 }
 
-void processor_t::take_interrupt()
+void processor_t::take_interrupt(reg_t pending_interrupts)
 {
-  reg_t pending_interrupts = state.mip & state.mie;
-
   reg_t mie = get_field(state.mstatus, MSTATUS_MIE);
   reg_t m_enabled = state.prv < PRV_M || (state.prv == PRV_M && mie);
   reg_t enabled_interrupts = pending_interrupts & ~state.mideleg & -m_enabled;
 
   reg_t sie = get_field(state.mstatus, MSTATUS_SIE);
   reg_t s_enabled = state.prv < PRV_S || (state.prv == PRV_S && sie);
-  enabled_interrupts |= pending_interrupts & state.mideleg & -s_enabled;
+  if (enabled_interrupts == 0)
+    enabled_interrupts = pending_interrupts & state.mideleg & -s_enabled;
 
   if (enabled_interrupts)
-    raise_interrupt(ctz(enabled_interrupts));
+    throw trap_t(((reg_t)1 << (max_xlen-1)) | ctz(enabled_interrupts));
 }
 
 void processor_t::set_privilege(reg_t prv)
@@ -269,15 +265,6 @@ void processor_t::disasm(insn_t insn)
           id, state.pc, bits, disassembler->disassemble(insn).c_str());
 }
 
-static bool validate_vm(int max_xlen, reg_t vm)
-{
-  if (max_xlen == 64 && (vm == VM_SV39 || vm == VM_SV48))
-    return true;
-  if (max_xlen == 32 && vm == VM_SV32)
-    return true;
-  return vm == VM_MBARE;
-}
-
 int processor_t::paddr_bits()
 {
   assert(xlen == max_xlen);
@@ -306,15 +293,13 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
       break;
     case CSR_MSTATUS: {
       if ((val ^ state.mstatus) &
-          (MSTATUS_VM | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPRV | MSTATUS_PUM | MSTATUS_MXR))
+          (MSTATUS_MPP | MSTATUS_MPRV | MSTATUS_PUM | MSTATUS_MXR))
         mmu->flush_tlb();
 
       reg_t mask = MSTATUS_SIE | MSTATUS_SPIE | MSTATUS_MIE | MSTATUS_MPIE
                  | MSTATUS_SPP | MSTATUS_FS | MSTATUS_MPRV | MSTATUS_PUM
-                 | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MXR | (ext ? MSTATUS_XS : 0);
-
-      if (validate_vm(max_xlen, get_field(val, MSTATUS_VM)))
-        mask |= MSTATUS_VM;
+                 | MSTATUS_MPP | MSTATUS_MXR | MSTATUS_TW | MSTATUS_TVM
+                 | MSTATUS_TSR | (ext ? MSTATUS_XS : 0);
 
       state.mstatus = (state.mstatus & ~mask) | (val & mask);
 
@@ -349,26 +334,43 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
       state.medeleg = (state.medeleg & ~mask) | (val & mask);
       break;
     }
-    case CSR_MUCOUNTEREN:
-      state.mucounteren = val & 7;
+    case CSR_MINSTRET:
+    case CSR_MCYCLE:
+      if (xlen == 32)
+        state.minstret = (state.minstret >> 32 << 32) | (val & 0xffffffffU);
+      else
+        state.minstret = val;
+      break;
+    case CSR_MINSTRETH:
+    case CSR_MCYCLEH:
+      state.minstret = (val << 32) | (state.minstret << 32 >> 32);
       break;
-    case CSR_MSCOUNTEREN:
-      state.mscounteren = val & 7;
+    case CSR_SCOUNTEREN:
+      state.scounteren = val;
+      break;
+    case CSR_MCOUNTEREN:
+      state.mcounteren = val;
       break;
     case CSR_SSTATUS: {
       reg_t mask = SSTATUS_SIE | SSTATUS_SPIE | SSTATUS_SPP | SSTATUS_FS
                  | SSTATUS_XS | SSTATUS_PUM;
       return set_csr(CSR_MSTATUS, (state.mstatus & ~mask) | (val & mask));
     }
-    case CSR_SIP:
-      return set_csr(CSR_MIP,
-                     (state.mip & ~state.mideleg) | (val & state.mideleg));
+    case CSR_SIP: {
+      reg_t mask = MIP_SSIP & state.mideleg;
+      return set_csr(CSR_MIP, (state.mip & ~mask) | (val & mask));
+    }
     case CSR_SIE:
       return set_csr(CSR_MIE,
                      (state.mie & ~state.mideleg) | (val & state.mideleg));
     case CSR_SPTBR: {
-      // upper bits of sptbr are the ASID; we only support ASID = 0
-      state.sptbr = val & (((reg_t)1 << (paddr_bits() - PGSHIFT)) - 1);
+      mmu->flush_tlb();
+      if (max_xlen == 32)
+        state.sptbr = val & (SPTBR32_PPN | SPTBR32_MODE);
+      if (max_xlen == 64 && (get_field(val, SPTBR64_MODE) == SPTBR_MODE_OFF ||
+                             get_field(val, SPTBR64_MODE) == SPTBR_MODE_SV39 ||
+                             get_field(val, SPTBR64_MODE) == SPTBR_MODE_SV48))
+        state.sptbr = val & (SPTBR64_PPN | SPTBR64_MODE);
       break;
     }
     case CSR_SEPC: state.sepc = val; break;
@@ -381,6 +383,22 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
     case CSR_MSCRATCH: state.mscratch = val; break;
     case CSR_MCAUSE: state.mcause = val; break;
     case CSR_MBADADDR: state.mbadaddr = val; break;
+    case CSR_MISA: {
+      if (!(val & (1L << ('F' - 'A'))))
+        val &= ~(1L << ('D' - 'A'));
+
+      // allow MAFDC bits in MISA to be modified
+      reg_t mask = 0;
+      mask |= 1L << ('M' - 'A');
+      mask |= 1L << ('A' - 'A');
+      mask |= 1L << ('F' - 'A');
+      mask |= 1L << ('D' - 'A');
+      mask |= 1L << ('C' - 'A');
+      mask &= max_isa;
+
+      isa = (val & mask) | (isa & ~mask);
+      break;
+    }
     case CSR_TSELECT:
       if (val < state.num_triggers) {
         state.tselect = val;
@@ -390,7 +408,7 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
       {
         mcontrol_t *mc = &state.mcontrol[state.tselect];
         if (mc->dmode && !state.dcsr.cause) {
-          throw trap_illegal_instruction();
+          break;
         }
         mc->dmode = get_field(val, MCONTROL_DMODE(xlen));
         mc->select = get_field(val, MCONTROL_SELECT);
@@ -408,12 +426,13 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
         // Assume we're here because of csrw.
         if (mc->execute)
           mc->timing = 0;
-        if (mc->load)
-          mc->timing = 1;
         trigger_updated();
       }
       break;
     case CSR_TDATA2:
+      if (state.mcontrol[state.tselect].dmode && !state.dcsr.cause) {
+        break;
+      }
       if (state.tselect < state.num_triggers) {
         state.tdata2[state.tselect] = val;
       }
@@ -439,6 +458,26 @@ void processor_t::set_csr(int which, reg_t val)
 
 reg_t processor_t::get_csr(int which)
 {
+  uint32_t ctr_en = -1;
+  if (state.prv < PRV_M)
+    ctr_en &= state.mcounteren;
+  if (state.prv < PRV_S)
+    ctr_en &= state.scounteren;
+  bool ctr_ok = (ctr_en >> (which & 31)) & 1;
+
+  if (ctr_ok) {
+    if (which >= CSR_HPMCOUNTER3 && which <= CSR_HPMCOUNTER31)
+      return 0;
+    if (xlen == 32 && which >= CSR_HPMCOUNTER3H && which <= CSR_HPMCOUNTER31H)
+      return 0;
+  }
+  if (which >= CSR_MHPMCOUNTER3 && which <= CSR_MHPMCOUNTER31)
+    return 0;
+  if (xlen == 32 && which >= CSR_MHPMCOUNTER3H && which <= CSR_MHPMCOUNTER31H)
+    return 0;
+  if (which >= CSR_MHPMEVENT3 && which <= CSR_MHPMEVENT31)
+    return 0;
+
   switch (which)
   {
     case CSR_FFLAGS:
@@ -456,36 +495,21 @@ reg_t processor_t::get_csr(int which)
       if (!supports_extension('F'))
         break;
       return (state.fflags << FSR_AEXC_SHIFT) | (state.frm << FSR_RD_SHIFT);
-    case CSR_TIME:
     case CSR_INSTRET:
     case CSR_CYCLE:
-      if ((state.mucounteren >> (which & (xlen-1))) & 1)
-        return get_csr(which + (CSR_MCYCLE - CSR_CYCLE));
+      if (ctr_ok)
+        return state.minstret;
       break;
-    case CSR_STIME:
-    case CSR_SINSTRET:
-    case CSR_SCYCLE:
-      if ((state.mscounteren >> (which & (xlen-1))) & 1)
-        return get_csr(which + (CSR_MCYCLE - CSR_SCYCLE));
+    case CSR_MINSTRET:
+    case CSR_MCYCLE:
+      return state.minstret;
+    case CSR_MINSTRETH:
+    case CSR_MCYCLEH:
+      if (xlen == 32)
+        return state.minstret >> 32;
       break;
-    case CSR_MUCOUNTEREN: return state.mucounteren;
-    case CSR_MSCOUNTEREN: return state.mscounteren;
-    case CSR_MUCYCLE_DELTA: return 0;
-    case CSR_MUTIME_DELTA: return 0;
-    case CSR_MUINSTRET_DELTA: return 0;
-    case CSR_MSCYCLE_DELTA: return 0;
-    case CSR_MSTIME_DELTA: return 0;
-    case CSR_MSINSTRET_DELTA: return 0;
-    case CSR_MUCYCLE_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MUTIME_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MUINSTRET_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MSCYCLE_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MSTIME_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MSINSTRET_DELTAH: if (xlen > 32) break; else return 0;
-    case CSR_MCYCLE: return state.minstret;
-    case CSR_MINSTRET: return state.minstret;
-    case CSR_MCYCLEH: if (xlen > 32) break; else return state.minstret >> 32;
-    case CSR_MINSTRETH: if (xlen > 32) break; else return state.minstret >> 32;
+    case CSR_SCOUNTEREN: return state.scounteren;
+    case CSR_MCOUNTEREN: return state.mcounteren;
     case CSR_SSTATUS: {
       reg_t mask = SSTATUS_SIE | SSTATUS_SPIE | SSTATUS_SPP | SSTATUS_FS
                  | SSTATUS_XS | SSTATUS_PUM;
@@ -504,7 +528,10 @@ reg_t processor_t::get_csr(int which)
       if (max_xlen > xlen)
         return state.scause | ((state.scause >> (max_xlen-1)) << (xlen-1));
       return state.scause;
-    case CSR_SPTBR: return state.sptbr;
+    case CSR_SPTBR:
+      if (get_field(state.mstatus, MSTATUS_TVM))
+        require_privilege(PRV_M);
+      return state.sptbr;
     case CSR_SSCRATCH: return state.sscratch;
     case CSR_MSTATUS: return state.mstatus;
     case CSR_MIP: return state.mip;
@@ -553,6 +580,7 @@ reg_t processor_t::get_csr(int which)
         return 0;
       }
       break;
+    case CSR_TDATA3: return 0;
     case CSR_DCSR:
       {
         uint32_t v = 0;
@@ -665,6 +693,17 @@ void processor_t::register_base_instructions()
 
 bool processor_t::load(reg_t addr, size_t len, uint8_t* bytes)
 {
+  switch (addr)
+  {
+    case 0:
+      if (len <= 4) {
+        memset(bytes, 0, len);
+        bytes[0] = get_field(state.mip, MIP_MSIP);
+        return true;
+      }
+      break;
+  }
+
   return false;
 }
 
@@ -673,14 +712,14 @@ bool processor_t::store(reg_t addr, size_t len, const uint8_t* bytes)
   switch (addr)
   {
     case 0:
-      state.mip &= ~MIP_MSIP;
-      if (bytes[0] & 1)
-        state.mip |= MIP_MSIP;
-      return true;
-
-    default:
-      return false;
+      if (len <= 4) {
+        state.mip = set_field(state.mip, MIP_MSIP, bytes[0]);
+        return true;
+      }
+      break;
   }
+
+  return false;
 }
 
 void processor_t::trigger_updated()