Support 2/4/6/8-byte instructions
[riscv-isa-sim.git] / riscv / decode.h
index 2229afbf6823d9bd7fabe3becfff44e30714be94..b325c5909357819d89cb3fa2f4f2e8c1e2ae9679 100644 (file)
@@ -7,17 +7,13 @@
 # error spike requires a two''s-complement c++ implementation
 #endif
 
-#define __STDC_LIMIT_MACROS
-#include <stdint.h>
+#include <cstdint>
 #include <string.h>
 #include "encoding.h"
 #include "config.h"
 #include "common.h"
 #include <cinttypes>
 
-typedef int int128_t __attribute__((mode(TI)));
-typedef unsigned int uint128_t __attribute__((mode(TI)));
-
 typedef int64_t sreg_t;
 typedef uint64_t reg_t;
 typedef uint64_t freg_t;
@@ -48,24 +44,29 @@ const int NFPR = 32;
 #define FSR_NXA  (FPEXC_NX << FSR_AEXC_SHIFT)
 #define FSR_AEXC (FSR_NVA | FSR_OFA | FSR_UFA | FSR_DZA | FSR_NXA)
 
+typedef uint64_t insn_bits_t;
 class insn_t
 {
 public:
-  uint32_t bits() { return b; }
-  reg_t i_imm() { return int64_t(int32_t(b) >> 20); }
-  reg_t s_imm() { return x(7, 5) | (x(25, 7) << 5) | (imm_sign() << 12); }
-  reg_t sb_imm() { return (x(8, 4) << 1) | (x(25,6) << 5) | (x(7,1) << 11) | (imm_sign() << 12); }
-  reg_t u_imm() { return int64_t(int32_t(b) >> 12 << 12); }
-  reg_t uj_imm() { return (x(21, 10) << 1) | (x(20, 1) << 11) | (x(12, 8) << 12) | (imm_sign() << 20); }
-  uint32_t rd() { return x(7, 5); }
-  uint32_t rs1() { return x(15, 5); }
-  uint32_t rs2() { return x(20, 5); }
-  uint32_t rs3() { return x(27, 5); }
-  uint32_t rm() { return x(12, 3); }
+  insn_t() = default;
+  insn_t(insn_bits_t bits) : b(bits) {}
+  insn_bits_t bits() { return b; }
+  int64_t i_imm() { return int64_t(b) >> 20; }
+  int64_t s_imm() { return x(7, 5) + (xs(25, 7) << 5); }
+  int64_t sb_imm() { return (x(8, 4) << 1) + (x(25,6) << 5) + (x(7,1) << 11) + (imm_sign() << 12); }
+  int64_t u_imm() { return int64_t(b) >> 12 << 12; }
+  int64_t uj_imm() { return (x(21, 10) << 1) + (x(20, 1) << 11) + (x(12, 8) << 12) + (imm_sign() << 20); }
+  uint64_t rd() { return x(7, 5); }
+  uint64_t rs1() { return x(15, 5); }
+  uint64_t rs2() { return x(20, 5); }
+  uint64_t rs3() { return x(27, 5); }
+  uint64_t rm() { return x(12, 3); }
+  uint64_t csr() { return x(20, 12); }
 private:
-  uint32_t b;
-  reg_t x(int lo, int len) { return b << (32-lo-len) >> (32-len); }
-  reg_t imm_sign() { return int64_t(int32_t(b) >> 31); }
+  insn_bits_t b;
+  uint64_t x(int lo, int len) { return (b >> lo) & ((insn_bits_t(1) << len)-1); }
+  uint64_t xs(int lo, int len) { return int64_t(b) << (64-lo-len) >> (64-len); }
+  uint64_t imm_sign() { return xs(63, 1); }
 };
 
 template <class T, size_t N, bool zero_reg>
@@ -78,12 +79,11 @@ public:
   }
   void write(size_t i, T value)
   {
-    data[i] = value;
+    if (!zero_reg || i != 0)
+      data[i] = value;
   }
   const T& operator [] (size_t i) const
   {
-    if (zero_reg)
-      const_cast<T&>(data[0]) = 0;
     return data[i];
   }
 private:
@@ -92,61 +92,56 @@ private:
 
 // helpful macros, etc
 #define MMU (*p->get_mmu())
-#define RS1 p->get_state()->XPR[insn.rs1()]
-#define RS2 p->get_state()->XPR[insn.rs2()]
-#define WRITE_RD(value) p->get_state()->XPR.write(insn.rd(), value)
+#define STATE (*p->get_state())
+#define RS1 STATE.XPR[insn.rs1()]
+#define RS2 STATE.XPR[insn.rs2()]
+#define WRITE_RD(value) STATE.XPR.write(insn.rd(), value)
 
 #ifdef RISCV_ENABLE_COMMITLOG
   #undef WRITE_RD 
   #define WRITE_RD(value) ({ \
-        bool in_spvr = p->get_state()->sr & SR_S; \
         reg_t wdata = value; /* value is a func with side-effects */ \
-        if (!in_spvr) \
-          fprintf(stderr, "x%u 0x%016" PRIx64, insn.rd(), ((uint64_t) wdata)); \
-        p->get_state()->XPR.write(insn.rd(), wdata); \
+        STATE.log_reg_write = (commit_log_reg_t){insn.rd() << 1, wdata}; \
+        STATE.XPR.write(insn.rd(), wdata); \
       })
 #endif
 
-#define FRS1 p->get_state()->FPR[insn.rs1()]
-#define FRS2 p->get_state()->FPR[insn.rs2()]
-#define FRS3 p->get_state()->FPR[insn.rs3()]
-#define WRITE_FRD(value) p->get_state()->FPR.write(insn.rd(), value)
+#define FRS1 STATE.FPR[insn.rs1()]
+#define FRS2 STATE.FPR[insn.rs2()]
+#define FRS3 STATE.FPR[insn.rs3()]
+#define WRITE_FRD(value) STATE.FPR.write(insn.rd(), value)
  
 #ifdef RISCV_ENABLE_COMMITLOG
   #undef WRITE_FRD 
   #define WRITE_FRD(value) ({ \
-        bool in_spvr = p->get_state()->sr & SR_S; \
         freg_t wdata = value; /* value is a func with side-effects */ \
-        if (!in_spvr) \
-          fprintf(stderr, "f%u 0x%016" PRIx64, insn.rd(), ((uint64_t) wdata)); \
-        p->get_state()->FPR.write(insn.rd(), wdata); \
+        STATE.log_reg_write = (commit_log_reg_t){(insn.rd() << 1) | 1, wdata}; \
+        STATE.FPR.write(insn.rd(), wdata); \
       })
 #endif
  
-
-
 #define SHAMT (insn.i_imm() & 0x3F)
 #define BRANCH_TARGET (pc + insn.sb_imm())
 #define JUMP_TARGET (pc + insn.uj_imm())
 #define RM ({ int rm = insn.rm(); \
-              if(rm == 7) rm = p->get_state()->frm; \
+              if(rm == 7) rm = STATE.frm; \
               if(rm > 4) throw trap_illegal_instruction(); \
               rm; })
 
 #define xpr64 (xprlen == 64)
 
-#define require_supervisor if(unlikely(!(p->get_state()->sr & SR_S))) throw trap_privileged_instruction()
+#define require_supervisor if(unlikely(!(STATE.sr & SR_S))) throw trap_privileged_instruction()
 #define require_xpr64 if(unlikely(!xpr64)) throw trap_illegal_instruction()
 #define require_xpr32 if(unlikely(xpr64)) throw trap_illegal_instruction()
 #ifndef RISCV_ENABLE_FPU
 # define require_fp throw trap_illegal_instruction()
 #else
-# define require_fp if(unlikely(!(p->get_state()->sr & SR_EF))) throw trap_fp_disabled()
+# define require_fp if(unlikely(!(STATE.sr & SR_EF))) throw trap_fp_disabled()
 #endif
-#define require_accelerator if(unlikely(!(p->get_state()->sr & SR_EA))) throw trap_accelerator_disabled()
+#define require_accelerator if(unlikely(!(STATE.sr & SR_EA))) throw trap_accelerator_disabled()
 
 #define cmp_trunc(reg) (reg_t(reg) << (64-xprlen))
-#define set_fp_exceptions ({ p->get_state()->fflags |= softfloat_exceptionFlags; \
+#define set_fp_exceptions ({ STATE.fflags |= softfloat_exceptionFlags; \
                              softfloat_exceptionFlags = 0; })
 
 #define sext32(x) ((sreg_t)(int32_t)(x))
@@ -162,14 +157,17 @@ private:
 
 #define set_pc(x) \
   do { if ((x) & 3 /* For now... */) \
-         throw trap_instruction_address_misaligned(); \
-       npc = (x); \
+         throw trap_instruction_address_misaligned(x); \
+       npc = sext_xprlen(x); \
      } while(0)
 
 #define validate_csr(which, write) ({ \
-  int read_priv = ((which) >> 10) & 3; \
-  int write_priv = ((which) >> 8) & 3; \
-  if (read_priv > 0 || (write_priv > 0 && (write))) require_supervisor; \
+  unsigned my_priv = (STATE.sr & SR_S) ? 1 : 0; \
+  unsigned read_priv = ((which) >> 10) & 3; \
+  unsigned write_priv = (((which) >> 8) & 3); \
+  if (read_priv == 3) read_priv = write_priv, write_priv = -1; \
+  if (my_priv < ((write) ? write_priv : read_priv)) \
+    throw trap_privileged_instruction(); \
   (which); })
 
 #endif