opcodes: microblaze: Add new bit-field instructions
authorNeal Frager <neal.frager@amd.com>
Thu, 5 Oct 2023 12:51:03 +0000 (13:51 +0100)
committerMichael J. Eager <eager@eagercon.com>
Fri, 6 Oct 2023 17:53:45 +0000 (10:53 -0700)
This patches adds new bsefi and bsifi instructions.
BSEFI- The instruction shall extract a bit field from a
register and place it right-adjusted in the destination register.
The other bits in the destination register shall be set to zero.
BSIFI- The instruction shall insert a right-adjusted bit field
from a register at another position in the destination register.
The rest of the bits in the destination register shall be unchanged.

Further documentation of these instructions can be found here:
https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/ug984-vivado-microblaze-ref

This patch has been tested for years of AMD Xilinx Yocto
releases as part of the following patch set:

https://github.com/Xilinx/meta-xilinx/tree/master/meta-microblaze/recipes-devtools/binutils/binutils

Signed-off-by: nagaraju <nagaraju.mekala@amd.com>
Signed-off-by: Ibai Erkiaga <ibai.erkiaga-elorza@amd.com>
Signed-off-by: Neal Frager <neal.frager@amd.com>
Signed-off-by: Michael J. Eager <eager@eagercon.com>
bfd/bfd-in2.h
bfd/elf32-microblaze.c
bfd/libbfd.h
bfd/reloc.c
binutils/readelf.c
gas/config/tc-microblaze.c
include/elf/microblaze.h
opcodes/microblaze-dis.c
opcodes/microblaze-opc.h
opcodes/microblaze-opcm.h

index eddb9902f5e4c1bd95678877f15b4243f056995a..e85d3a1368af2122d0c08d49dc9617e7f297bb61 100644 (file)
@@ -6461,6 +6461,11 @@ value relative to the read-write small data area anchor  */
 expressions of the form "Symbol Op Symbol"  */
   BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_SYM_OP_SYM,
 
+/* This is a 32 bit reloc that stores the 32 bit pc relative
+value in two words (with an imm instruction).No relocation is
+done here - only used for relaxing  */
+  BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE,
+
 /* This is a 64 bit reloc that stores the 32 bit pc relative
 value in two words (with an imm instruction).  No relocation is
 done here - only used for relaxing  */
index a7e81c70fc8e6b3bc91ed5d100987167ecd1ee8a..a8ced43c08aad285ff45e2d5e029d8224d1bc5ca 100644 (file)
@@ -174,6 +174,21 @@ static reloc_howto_type microblaze_elf_howto_raw[] =
          0x0000ffff,           /* Dest Mask.  */
          false),               /* PC relative offset?  */
 
+   /* This reloc does nothing. Used for relaxation.  */
+   HOWTO (R_MICROBLAZE_32_NONE,        /* Type.  */
+         0,                    /* Rightshift.  */
+         2,                    /* Size (0 = byte, 1 = short, 2 = long).  */
+         32,                   /* Bitsize.  */
+         true,                 /* PC_relative.  */
+         0,                    /* Bitpos.  */
+         complain_overflow_bitfield,  /* Complain on overflow.  */
+         NULL,                  /* Special Function.  */
+         "R_MICROBLAZE_32_NONE",/* Name.  */
+         false,                /* Partial Inplace.  */
+         0,                    /* Source Mask.  */
+         0,                    /* Dest Mask.  */
+         false),               /* PC relative offset?  */
+
    /* This reloc does nothing. Used for relaxation.  */
    HOWTO (R_MICROBLAZE_64_NONE,        /* Type.  */
          0,                    /* Rightshift.  */
@@ -560,6 +575,9 @@ microblaze_elf_reloc_type_lookup (bfd * abfd ATTRIBUTE_UNUSED,
     case BFD_RELOC_NONE:
       microblaze_reloc = R_MICROBLAZE_NONE;
       break;
+    case BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE:
+      microblaze_reloc = R_MICROBLAZE_32_NONE;
+      break;
     case BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_NONE:
       microblaze_reloc = R_MICROBLAZE_64_NONE;
       break;
@@ -1954,14 +1972,22 @@ microblaze_elf_relax_section (bfd *abfd,
                }
              break;
            case R_MICROBLAZE_NONE:
+           case R_MICROBLAZE_32_NONE:
              {
                /* This was a PC-relative instruction that was
                   completely resolved.  */
                size_t sfix, efix;
+               unsigned int val;
                bfd_vma target_address;
                target_address = irel->r_addend + irel->r_offset;
                sfix = calc_fixup (irel->r_offset, 0, sec);
                efix = calc_fixup (target_address, 0, sec);
+
+               /* Validate the in-band val.  */
+               val = bfd_get_32 (abfd, contents + irel->r_offset);
+               if (val != irel->r_addend && ELF32_R_TYPE (irel->r_info) == R_MICROBLAZE_32_NONE) {
+                   fprintf(stderr, "%d: CORRUPT relax reloc %x %lx\n", __LINE__, val, irel->r_addend);
+               }
                irel->r_addend -= (efix - sfix);
                /* Should use HOWTO.  */
                microblaze_bfd_write_imm_value_32 (abfd, contents + irel->r_offset,
@@ -2009,6 +2035,49 @@ microblaze_elf_relax_section (bfd *abfd,
          irelscanend = irelocs + o->reloc_count;
          for (irelscan = irelocs; irelscan < irelscanend; irelscan++)
            {
+             if (ELF32_R_TYPE (irelscan->r_info) == (int) R_MICROBLAZE_32_NONE)
+               {
+                 unsigned int val;
+
+                 isym = isymbuf + ELF32_R_SYM (irelscan->r_info);
+
+                 /* hax: We only do the following fixup for debug location lists.  */
+                 if (strcmp(".debug_loc", o->name))
+                   continue;
+
+                 /* This was a PC-relative instruction that was completely resolved.  */
+                 if (ocontents == NULL)
+                   {
+                     if (elf_section_data (o)->this_hdr.contents != NULL)
+                         ocontents = elf_section_data (o)->this_hdr.contents;
+                     else
+                       {
+                         /* We always cache the section contents.
+                            Perhaps, if info->keep_memory is FALSE, we
+                            should free them, if we are permitted to.  */
+
+                         if (o->rawsize == 0)
+                             o->rawsize = o->size;
+                         ocontents = (bfd_byte *) bfd_malloc (o->rawsize);
+                         if (ocontents == NULL)
+                             goto error_return;
+                         if (!bfd_get_section_contents (abfd, o, ocontents,
+                                                        (file_ptr) 0,
+                                                        o->rawsize))
+                             goto error_return;
+                         elf_section_data (o)->this_hdr.contents = ocontents;
+                       }
+                   }
+
+                 val = bfd_get_32 (abfd, ocontents + irelscan->r_offset);
+                 if (val != irelscan->r_addend) {
+                       fprintf(stderr, "%d: CORRUPT relax reloc! %x %lx\n", __LINE__, val, irelscan->r_addend);
+                 }
+
+                 irelscan->r_addend -= calc_fixup (irelscan->r_addend, 0, sec);
+                 microblaze_bfd_write_imm_value_32 (abfd, ocontents + irelscan->r_offset,
+                                                    irelscan->r_addend);
+             }
              if (ELF32_R_TYPE (irelscan->r_info) == (int) R_MICROBLAZE_32)
                {
                  isym = isymbuf + ELF32_R_SYM (irelscan->r_info);
@@ -2033,7 +2102,7 @@ microblaze_elf_relax_section (bfd *abfd,
                                goto error_return;
                              if (!bfd_get_section_contents (abfd, o, ocontents,
                                                             (file_ptr) 0,
-                                                            o->rawsize))
+                                                             o->rawsize))
                                goto error_return;
                              elf_section_data (o)->this_hdr.contents = ocontents;
                            }
@@ -2068,7 +2137,7 @@ microblaze_elf_relax_section (bfd *abfd,
                              elf_section_data (o)->this_hdr.contents = ocontents;
                            }
                        }
-                     irelscan->r_addend -= calc_fixup (irel->r_addend
+                     irelscan->r_addend -= calc_fixup (irelscan->r_addend
                                                        + isym->st_value,
                                                        0,
                                                        sec);
index d5f42f22c085d4c963c3fa660cfcf87ffebd3c38..d729dc48e7c670310b7bab6d71368c20fdfc0e93 100644 (file)
@@ -3010,6 +3010,7 @@ static const char *const bfd_reloc_code_real_names[] = { "@@uninitialized@@",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_ROSDA",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_RWSDA",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_SYM_OP_SYM",
+  "BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_NONE",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_GOTPC",
   "BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_GOT",
index 2ac883d0eacaf000010d45815e048aa0c7f4825f..3ea2afc0d4eecc1e6df4ec93e6dc6904440ad1ce 100644 (file)
@@ -6694,6 +6694,12 @@ ENUM
 ENUMDOC
   This is a 32 bit reloc for the microblaze to handle
   expressions of the form "Symbol Op Symbol"
+ENUM
+  BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE
+ENUMDOC
+  This is a 32 bit reloc that stores the 32 bit pc relative
+  value in two words (with an imm instruction).  No relocation is
+  done here - only used for relaxing
 ENUM
   BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_NONE
 ENUMDOC
index c9b6210e229dab30154e88ca244aab6227d8c245..2e3c25f20224a61b50680979690f672d6d9c67c7 100644 (file)
@@ -15279,6 +15279,10 @@ is_8bit_abs_reloc (Filedata * filedata, unsigned int reloc_type)
       return reloc_type == 54; /* R_RISCV_SET8.  */
     case EM_Z80:
       return reloc_type == 1;  /* R_Z80_8.  */
+    case EM_MICROBLAZE:
+      return reloc_type == 33 /* R_MICROBLAZE_32_NONE.  */
+            || reloc_type == 0 /* R_MICROBLAZE_NONE.  */
+            || reloc_type == 9; /* R_MICROBLAZE_64_NONE.  */
     default:
       return false;
     }
index d900a9e1d0520a60802e6ebdebffb0b5af88c3a3..554c1d77e668ec951fdabb219cfe769e85cceb8a 100644 (file)
@@ -915,7 +915,7 @@ md_assemble (char * str)
   unsigned reg2;
   unsigned reg3;
   unsigned isize;
-  unsigned int immed = 0, temp;
+  unsigned int immed = 0, immed2 = 0, temp;
   expressionS exp;
   char name[20];
 
@@ -1177,6 +1177,77 @@ md_assemble (char * str)
       inst |= (immed << IMM_LOW) & IMM5_MASK;
       break;
 
+    case INST_TYPE_RD_R1_IMM5_IMM5:
+      if (strcmp (op_end, ""))
+       op_end = parse_reg (op_end + 1, &reg1);  /* Get rd.  */
+      else
+       {
+         as_fatal (_("Error in statement syntax"));
+         reg1 = 0;
+       }
+      if (strcmp (op_end, ""))
+       op_end = parse_reg (op_end + 1, &reg2);  /* Get r1.  */
+      else
+       {
+         as_fatal (_("Error in statement syntax"));
+         reg2 = 0;
+       }
+
+      /* Check for spl registers.  */
+      if (check_spl_reg (&reg1))
+       as_fatal (_("Cannot use special register with this instruction"));
+      if (check_spl_reg (&reg2))
+       as_fatal (_("Cannot use special register with this instruction"));
+
+      /* Width immediate value.  */
+      if (strcmp (op_end, ""))
+       op_end = parse_imm (op_end + 1, &exp, MIN_IMM_WIDTH, MAX_IMM_WIDTH);
+      else
+       as_fatal (_("Error in statement syntax"));
+      if (exp.X_op != O_constant)
+       {
+         as_warn (_("Symbol used as immediate width value for bit field instruction"));
+         immed = 1;
+       }
+      else
+       immed = exp.X_add_number;
+      if (opcode->instr == bsefi && immed > 31)
+       as_fatal (_("Width value must be less than 32"));
+
+      /* Shift immediate value.  */
+      if (strcmp (op_end, ""))
+       op_end = parse_imm (op_end + 1, &exp, MIN_IMM, MAX_IMM);
+      else
+       as_fatal (_("Error in statement syntax"));
+      if (exp.X_op != O_constant)
+           {
+         as_warn (_("Symbol used as immediate shift value for bit field instruction"));
+         immed2 = 0;
+       }
+      else
+           {
+         output = frag_more (isize);
+         immed2 = exp.X_add_number;
+           }
+      if (immed2 != (immed2 % 32))
+           {
+         as_warn (_("Shift value greater than 32. using <value %% 32>"));
+         immed2 = immed2 % 32;
+       }
+
+      /* Check combined value.  */
+      if (immed + immed2 > 32)
+       as_fatal (_("Width value + shift value must not be greater than 32"));
+
+      inst |= (reg1 << RD_LOW) & RD_MASK;
+      inst |= (reg2 << RA_LOW) & RA_MASK;
+      if (opcode->instr == bsefi)
+       inst |= (immed & IMM5_MASK) << IMM_WIDTH_LOW; /* bsefi */
+      else
+       inst |= ((immed + immed2 - 1) & IMM5_MASK) << IMM_WIDTH_LOW; /* bsifi */
+      inst |= (immed2 << IMM_LOW) & IMM5_MASK;
+      break;
+
     case INST_TYPE_R1_R2:
       if (strcmp (op_end, ""))
         op_end = parse_reg (op_end + 1, &reg1);  /* Get r1.  */
@@ -2209,9 +2280,12 @@ md_apply_fix (fixS *   fixP,
         moves code around due to relaxing.  */
       if (fixP->fx_r_type == BFD_RELOC_64_PCREL)
        fixP->fx_r_type = BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_NONE;
+      else if (fixP->fx_r_type == BFD_RELOC_32)
+       fixP->fx_r_type = BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE;
       else
        fixP->fx_r_type = BFD_RELOC_NONE;
       fixP->fx_addsy = section_symbol (absolute_section);
+      fixP->fx_done = 0;
     }
   return;
 }
@@ -2432,6 +2506,7 @@ tc_gen_reloc (asection * section ATTRIBUTE_UNUSED, fixS * fixp)
   switch (fixp->fx_r_type)
     {
     case BFD_RELOC_NONE:
+    case BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_NONE:
     case BFD_RELOC_MICROBLAZE_64_NONE:
     case BFD_RELOC_32:
     case BFD_RELOC_MICROBLAZE_32_LO:
index fecdd7e4831cc2722c9549c26d6385f8be121282..164b36d09780e854a677281d77d17f017683bf3d 100644 (file)
@@ -61,6 +61,7 @@ START_RELOC_NUMBERS (elf_microblaze_reloc_type)
   RELOC_NUMBER (R_MICROBLAZE_TEXTPCREL_64, 30)  /* PC-relative TEXT offset.  */
   RELOC_NUMBER (R_MICROBLAZE_TEXTREL_64, 31)    /* TEXT Entry offset 64-bit.  */
   RELOC_NUMBER (R_MICROBLAZE_TEXTREL_32_LO, 32) /* TEXT Entry offset 32-bit.  */
+  RELOC_NUMBER (R_MICROBLAZE_32_NONE, 33)
 END_RELOC_NUMBERS (R_MICROBLAZE_max)
 
 /* Global base address names.  */
index 12981abfea13a049fce9b1bf3fd9f56dc19a76d4..d9db307c1921fd0d7ee18f5c9e013cd8074fbdc2 100644 (file)
@@ -90,6 +90,18 @@ get_field_imm5_mbar (struct string_buf *buf, long instr)
   return p;
 }
 
+static char *
+get_field_imm5width (struct string_buf *buf, long instr)
+{
+  char *p = strbuf (buf);
+
+  if (instr & 0x00004000)
+    sprintf (p, "%d", (short)(((instr & IMM5_WIDTH_MASK) >> IMM_WIDTH_LOW))); /* bsefi */
+ else
+    sprintf (p, "%d", (short)(((instr & IMM5_WIDTH_MASK) >> IMM_WIDTH_LOW) - ((instr & IMM5_MASK) >> IMM_LOW) + 1)); /* bsifi */
+  return p;
+}
+
 static char *
 get_field_rfsl (struct string_buf *buf, long instr)
 {
@@ -427,6 +439,10 @@ print_insn_microblaze (bfd_vma memaddr, struct disassemble_info * info)
          /* For mbar 16 or sleep insn.  */
        case INST_TYPE_NONE:
          break;
+       /* For bit field insns.  */
+       case INST_TYPE_RD_R1_IMM5_IMM5:
+         print_func (stream, "\t%s, %s, %s, %s", get_field_rd (&buf, inst),get_field_r1(&buf, inst),get_field_imm5width (&buf, inst), get_field_imm5 (&buf, inst));
+         break;
          /* For tuqula instruction */
        case INST_TYPE_RD:
          print_func (stream, "\t%s", get_field_rd (&buf, inst));
index 7398e9e246a1dec5fde31aa8e98d369f8bcecd0e..63eb5644b0a2d895b46353bd28dd0f031500f737 100644 (file)
@@ -59,6 +59,9 @@
 /* For mbar.  */
 #define INST_TYPE_IMM5 20
 
+/* For bsefi and bsifi */
+#define INST_TYPE_RD_R1_IMM5_IMM5  21
+
 #define INST_TYPE_NONE 25
 
 
@@ -89,7 +92,9 @@
 #define OPCODE_MASK_H124  0xFFFF07FF /* High 16, and low 11 bits.  */
 #define OPCODE_MASK_H1234 0xFFFFFFFF /* All 32 bits.  */
 #define OPCODE_MASK_H3    0xFC000600 /* High 6 bits and bits 21, 22.  */
+#define OPCODE_MASK_H3B   0xFC00C600 /* High 6 bits and bits 16, 17, 21, 22.  */
 #define OPCODE_MASK_H32   0xFC00FC00 /* High 6 bits and bit 16-21.  */
+#define OPCODE_MASK_H32B  0xFC00C000 /* High 6 bits and bit 16, 17.  */
 #define OPCODE_MASK_H34B  0xFC0000FF /* High 6 bits and low 8 bits.  */
 #define OPCODE_MASK_H35B  0xFC0004FF /* High 6 bits and low 9 bits.  */
 #define OPCODE_MASK_H34C  0xFC0007E0 /* High 6 bits and bits 21-26.  */
 #define DELAY_SLOT 1
 #define NO_DELAY_SLOT 0
 
-#define MAX_OPCODES 300
+#define MAX_OPCODES 301
 
 const struct op_code_struct
 {
@@ -159,6 +164,8 @@ const struct op_code_struct
   {"bslli", INST_TYPE_RD_R1_IMM5, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x64000400, OPCODE_MASK_H3, bslli, barrel_shift_inst },
   {"bsrai", INST_TYPE_RD_R1_IMM5, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x64000200, OPCODE_MASK_H3, bsrai, barrel_shift_inst },
   {"bsrli", INST_TYPE_RD_R1_IMM5, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x64000000, OPCODE_MASK_H3, bsrli, barrel_shift_inst },
+  {"bsefi", INST_TYPE_RD_R1_IMM5_IMM5, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x64004000, OPCODE_MASK_H32B, bsefi, barrel_shift_inst },
+  {"bsifi", INST_TYPE_RD_R1_IMM5_IMM5, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x64008000, OPCODE_MASK_H32B, bsifi, barrel_shift_inst },
   {"or",    INST_TYPE_RD_R1_R2, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x80000000, OPCODE_MASK_H4, microblaze_or, logical_inst },
   {"and",   INST_TYPE_RD_R1_R2, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x84000000, OPCODE_MASK_H4, microblaze_and, logical_inst },
   {"xor",   INST_TYPE_RD_R1_R2, INST_NO_OFFSET, NO_DELAY_SLOT, IMMVAL_MASK_NON_SPECIAL, 0x88000000, OPCODE_MASK_H4, microblaze_xor, logical_inst },
@@ -438,5 +445,8 @@ char pvr_register_prefix[] = "rpvr";
 #define MIN_IMM5  ((int) 0x00000000)
 #define MAX_IMM5  ((int) 0x0000001f)
 
+#define MIN_IMM_WIDTH  ((int) 0x00000001)
+#define MAX_IMM_WIDTH  ((int) 0x00000020)
+
 #endif /* MICROBLAZE_OPC */
 
index c91b002d9518c89535f5dbaa190bf685abaeda1e..3c4f8948c762e46d379c9d327a9d0d3f3e9ee264 100644 (file)
@@ -29,7 +29,7 @@ enum microblaze_instr
   addi, rsubi, addic, rsubic, addik, rsubik, addikc, rsubikc, mul,
   mulh, mulhu, mulhsu, swapb, swaph,
   idiv, idivu, bsll, bsra, bsrl, get, put, nget, nput, cget, cput,
-  ncget, ncput, muli, bslli, bsrai, bsrli, mului,
+  ncget, ncput, muli, bslli, bsrai, bsrli, bsefi, bsifi, mului,
   /* 'or/and/xor' are C++ keywords.  */
   microblaze_or, microblaze_and, microblaze_xor,
   andn, pcmpbf, pcmpbc, pcmpeq, pcmpne, sra, src, srl, sext8, sext16,
@@ -130,6 +130,7 @@ enum microblaze_instr_type
 #define RB_LOW  11 /* Low bit for RB.  */
 #define IMM_LOW  0 /* Low bit for immediate.  */
 #define IMM_MBAR 21 /* low bit for mbar instruction.  */
+#define IMM_WIDTH_LOW 6 /* Low bit for immediate width */
 
 #define RD_MASK 0x03E00000
 #define RA_MASK 0x001F0000
@@ -142,6 +143,9 @@ enum microblaze_instr_type
 /* Imm mask for mbar.  */
 #define IMM5_MBAR_MASK 0x03E00000
 
+/* Imm mask for extract/insert width. */
+#define IMM5_WIDTH_MASK 0x000007C0
+
 /* FSL imm mask for get, put instructions.  */
 #define  RFSL_MASK 0x000000F