Native debug arm program by aarch64 GDB
[external/binutils.git] / gdb / aarch64-linux-nat.c
1 /* Native-dependent code for GNU/Linux AArch64.
2
3    Copyright (C) 2011-2015 Free Software Foundation, Inc.
4    Contributed by ARM Ltd.
5
6    This file is part of GDB.
7
8    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9    it under the terms of the GNU General Public License as published by
10    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
11    (at your option) any later version.
12
13    This program is distributed in the hope that it will be useful,
14    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16    GNU General Public License for more details.
17
18    You should have received a copy of the GNU General Public License
19    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #include "defs.h"
22
23 #include "inferior.h"
24 #include "gdbcore.h"
25 #include "regcache.h"
26 #include "linux-nat.h"
27 #include "target-descriptions.h"
28 #include "auxv.h"
29 #include "gdbcmd.h"
30 #include "aarch64-tdep.h"
31 #include "aarch64-linux-tdep.h"
32 #include "aarch32-linux-nat.h"
33
34 #include "elf/external.h"
35 #include "elf/common.h"
36
37 #include <sys/ptrace.h>
38 #include <sys/utsname.h>
39 #include <asm/ptrace.h>
40
41 #include "gregset.h"
42
43 /* Defines ps_err_e, struct ps_prochandle.  */
44 #include "gdb_proc_service.h"
45
46 #ifndef TRAP_HWBKPT
47 #define TRAP_HWBKPT 0x0004
48 #endif
49
50 /* On GNU/Linux, threads are implemented as pseudo-processes, in which
51    case we may be tracing more than one process at a time.  In that
52    case, inferior_ptid will contain the main process ID and the
53    individual thread (process) ID.  get_thread_id () is used to get
54    the thread id if it's available, and the process id otherwise.  */
55
56 static int
57 get_thread_id (ptid_t ptid)
58 {
59   int tid = ptid_get_lwp (ptid);
60
61   if (0 == tid)
62     tid = ptid_get_pid (ptid);
63   return tid;
64 }
65
66 /* Macro definitions, data structures, and code for the hardware
67    breakpoint and hardware watchpoint support follow.  We use the
68    following abbreviations throughout the code:
69
70    hw - hardware
71    bp - breakpoint
72    wp - watchpoint  */
73
74 /* Maximum number of hardware breakpoint and watchpoint registers.
75    Neither of these values may exceed the width of dr_changed_t
76    measured in bits.  */
77
78 #define AARCH64_HBP_MAX_NUM 16
79 #define AARCH64_HWP_MAX_NUM 16
80
81 /* Alignment requirement in bytes for addresses written to
82    hardware breakpoint and watchpoint value registers.
83
84    A ptrace call attempting to set an address that does not meet the
85    alignment criteria will fail.  Limited support has been provided in
86    this port for unaligned watchpoints, such that from a GDB user
87    perspective, an unaligned watchpoint may be requested.
88
89    This is achieved by minimally enlarging the watched area to meet the
90    alignment requirement, and if necessary, splitting the watchpoint
91    over several hardware watchpoint registers.  */
92
93 #define AARCH64_HBP_ALIGNMENT 4
94 #define AARCH64_HWP_ALIGNMENT 8
95
96 /* The maximum length of a memory region that can be watched by one
97    hardware watchpoint register.  */
98
99 #define AARCH64_HWP_MAX_LEN_PER_REG 8
100
101 /* ptrace hardware breakpoint resource info is formatted as follows:
102
103    31             24             16               8              0
104    +---------------+--------------+---------------+---------------+
105    |   RESERVED    |   RESERVED   |   DEBUG_ARCH  |  NUM_SLOTS    |
106    +---------------+--------------+---------------+---------------+  */
107
108
109 /* Macros to extract fields from the hardware debug information word.  */
110 #define AARCH64_DEBUG_NUM_SLOTS(x) ((x) & 0xff)
111 #define AARCH64_DEBUG_ARCH(x) (((x) >> 8) & 0xff)
112
113 /* Macro for the expected version of the ARMv8-A debug architecture.  */
114 #define AARCH64_DEBUG_ARCH_V8 0x6
115
116 /* Number of hardware breakpoints/watchpoints the target supports.
117    They are initialized with values obtained via the ptrace calls
118    with NT_ARM_HW_BREAK and NT_ARM_HW_WATCH respectively.  */
119
120 static int aarch64_num_bp_regs;
121 static int aarch64_num_wp_regs;
122
123 /* Each bit of a variable of this type is used to indicate whether a
124    hardware breakpoint or watchpoint setting has been changed since
125    the last update.
126
127    Bit N corresponds to the Nth hardware breakpoint or watchpoint
128    setting which is managed in aarch64_debug_reg_state, where N is
129    valid between 0 and the total number of the hardware breakpoint or
130    watchpoint debug registers minus 1.
131
132    When bit N is 1, the corresponding breakpoint or watchpoint setting
133    has changed, and therefore the corresponding hardware debug
134    register needs to be updated via the ptrace interface.
135
136    In the per-thread arch-specific data area, we define two such
137    variables for per-thread hardware breakpoint and watchpoint
138    settings respectively.
139
140    This type is part of the mechanism which helps reduce the number of
141    ptrace calls to the kernel, i.e. avoid asking the kernel to write
142    to the debug registers with unchanged values.  */
143
144 typedef ULONGEST dr_changed_t;
145
146 /* Set each of the lower M bits of X to 1; assert X is wide enough.  */
147
148 #define DR_MARK_ALL_CHANGED(x, m)                                       \
149   do                                                                    \
150     {                                                                   \
151       gdb_assert (sizeof ((x)) * 8 >= (m));                             \
152       (x) = (((dr_changed_t)1 << (m)) - 1);                             \
153     } while (0)
154
155 #define DR_MARK_N_CHANGED(x, n)                                         \
156   do                                                                    \
157     {                                                                   \
158       (x) |= ((dr_changed_t)1 << (n));                                  \
159     } while (0)
160
161 #define DR_CLEAR_CHANGED(x)                                             \
162   do                                                                    \
163     {                                                                   \
164       (x) = 0;                                                          \
165     } while (0)
166
167 #define DR_HAS_CHANGED(x) ((x) != 0)
168 #define DR_N_HAS_CHANGED(x, n) ((x) & ((dr_changed_t)1 << (n)))
169
170 /* Structure for managing the hardware breakpoint/watchpoint resources.
171    DR_ADDR_* stores the address, DR_CTRL_* stores the control register
172    content, and DR_REF_COUNT_* counts the numbers of references to the
173    corresponding bp/wp, by which way the limited hardware resources
174    are not wasted on duplicated bp/wp settings (though so far gdb has
175    done a good job by not sending duplicated bp/wp requests).  */
176
177 struct aarch64_debug_reg_state
178 {
179   /* hardware breakpoint */
180   CORE_ADDR dr_addr_bp[AARCH64_HBP_MAX_NUM];
181   unsigned int dr_ctrl_bp[AARCH64_HBP_MAX_NUM];
182   unsigned int dr_ref_count_bp[AARCH64_HBP_MAX_NUM];
183
184   /* hardware watchpoint */
185   CORE_ADDR dr_addr_wp[AARCH64_HWP_MAX_NUM];
186   unsigned int dr_ctrl_wp[AARCH64_HWP_MAX_NUM];
187   unsigned int dr_ref_count_wp[AARCH64_HWP_MAX_NUM];
188 };
189
190 /* Per-process data.  We don't bind this to a per-inferior registry
191    because of targets like x86 GNU/Linux that need to keep track of
192    processes that aren't bound to any inferior (e.g., fork children,
193    checkpoints).  */
194
195 struct aarch64_process_info
196 {
197   /* Linked list.  */
198   struct aarch64_process_info *next;
199
200   /* The process identifier.  */
201   pid_t pid;
202
203   /* Copy of aarch64 hardware debug registers.  */
204   struct aarch64_debug_reg_state state;
205 };
206
207 static struct aarch64_process_info *aarch64_process_list = NULL;
208
209 /* Find process data for process PID.  */
210
211 static struct aarch64_process_info *
212 aarch64_find_process_pid (pid_t pid)
213 {
214   struct aarch64_process_info *proc;
215
216   for (proc = aarch64_process_list; proc; proc = proc->next)
217     if (proc->pid == pid)
218       return proc;
219
220   return NULL;
221 }
222
223 /* Add process data for process PID.  Returns newly allocated info
224    object.  */
225
226 static struct aarch64_process_info *
227 aarch64_add_process (pid_t pid)
228 {
229   struct aarch64_process_info *proc;
230
231   proc = xcalloc (1, sizeof (*proc));
232   proc->pid = pid;
233
234   proc->next = aarch64_process_list;
235   aarch64_process_list = proc;
236
237   return proc;
238 }
239
240 /* Get data specific info for process PID, creating it if necessary.
241    Never returns NULL.  */
242
243 static struct aarch64_process_info *
244 aarch64_process_info_get (pid_t pid)
245 {
246   struct aarch64_process_info *proc;
247
248   proc = aarch64_find_process_pid (pid);
249   if (proc == NULL)
250     proc = aarch64_add_process (pid);
251
252   return proc;
253 }
254
255 /* Called whenever GDB is no longer debugging process PID.  It deletes
256    data structures that keep track of debug register state.  */
257
258 static void
259 aarch64_forget_process (pid_t pid)
260 {
261   struct aarch64_process_info *proc, **proc_link;
262
263   proc = aarch64_process_list;
264   proc_link = &aarch64_process_list;
265
266   while (proc != NULL)
267     {
268       if (proc->pid == pid)
269         {
270           *proc_link = proc->next;
271
272           xfree (proc);
273           return;
274         }
275
276       proc_link = &proc->next;
277       proc = *proc_link;
278     }
279 }
280
281 /* Get debug registers state for process PID.  */
282
283 static struct aarch64_debug_reg_state *
284 aarch64_get_debug_reg_state (pid_t pid)
285 {
286   return &aarch64_process_info_get (pid)->state;
287 }
288
289 /* Per-thread arch-specific data we want to keep.  */
290
291 struct arch_lwp_info
292 {
293   /* When bit N is 1, it indicates the Nth hardware breakpoint or
294      watchpoint register pair needs to be updated when the thread is
295      resumed; see aarch64_linux_prepare_to_resume.  */
296   dr_changed_t dr_changed_bp;
297   dr_changed_t dr_changed_wp;
298 };
299
300 /* Call ptrace to set the thread TID's hardware breakpoint/watchpoint
301    registers with data from *STATE.  */
302
303 static void
304 aarch64_linux_set_debug_regs (const struct aarch64_debug_reg_state *state,
305                               int tid, int watchpoint)
306 {
307   int i, count;
308   struct iovec iov;
309   struct user_hwdebug_state regs;
310   const CORE_ADDR *addr;
311   const unsigned int *ctrl;
312
313   memset (&regs, 0, sizeof (regs));
314   iov.iov_base = &regs;
315   count = watchpoint ? aarch64_num_wp_regs : aarch64_num_bp_regs;
316   addr = watchpoint ? state->dr_addr_wp : state->dr_addr_bp;
317   ctrl = watchpoint ? state->dr_ctrl_wp : state->dr_ctrl_bp;
318   if (count == 0)
319     return;
320   iov.iov_len = (offsetof (struct user_hwdebug_state, dbg_regs[count - 1])
321                  + sizeof (regs.dbg_regs [count - 1]));
322
323   for (i = 0; i < count; i++)
324     {
325       regs.dbg_regs[i].addr = addr[i];
326       regs.dbg_regs[i].ctrl = ctrl[i];
327     }
328
329   if (ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid,
330               watchpoint ? NT_ARM_HW_WATCH : NT_ARM_HW_BREAK,
331               (void *) &iov))
332     error (_("Unexpected error setting hardware debug registers"));
333 }
334
335 struct aarch64_dr_update_callback_param
336 {
337   int is_watchpoint;
338   unsigned int idx;
339 };
340
341 /* Callback for iterate_over_lwps.  Records the
342    information about the change of one hardware breakpoint/watchpoint
343    setting for the thread LWP.
344    The information is passed in via PTR.
345    N.B.  The actual updating of hardware debug registers is not
346    carried out until the moment the thread is resumed.  */
347
348 static int
349 debug_reg_change_callback (struct lwp_info *lwp, void *ptr)
350 {
351   struct aarch64_dr_update_callback_param *param_p
352     = (struct aarch64_dr_update_callback_param *) ptr;
353   int pid = get_thread_id (lwp->ptid);
354   int idx = param_p->idx;
355   int is_watchpoint = param_p->is_watchpoint;
356   struct arch_lwp_info *info = lwp->arch_private;
357   dr_changed_t *dr_changed_ptr;
358   dr_changed_t dr_changed;
359
360   if (info == NULL)
361     info = lwp->arch_private = XCNEW (struct arch_lwp_info);
362
363   if (show_debug_regs)
364     {
365       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
366                           "debug_reg_change_callback: \n\tOn entry:\n");
367       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
368                           "\tpid%d, dr_changed_bp=0x%s, "
369                           "dr_changed_wp=0x%s\n",
370                           pid, phex (info->dr_changed_bp, 8),
371                           phex (info->dr_changed_wp, 8));
372     }
373
374   dr_changed_ptr = is_watchpoint ? &info->dr_changed_wp
375     : &info->dr_changed_bp;
376   dr_changed = *dr_changed_ptr;
377
378   gdb_assert (idx >= 0
379               && (idx <= (is_watchpoint ? aarch64_num_wp_regs
380                           : aarch64_num_bp_regs)));
381
382   /* The actual update is done later just before resuming the lwp,
383      we just mark that one register pair needs updating.  */
384   DR_MARK_N_CHANGED (dr_changed, idx);
385   *dr_changed_ptr = dr_changed;
386
387   /* If the lwp isn't stopped, force it to momentarily pause, so
388      we can update its debug registers.  */
389   if (!lwp->stopped)
390     linux_stop_lwp (lwp);
391
392   if (show_debug_regs)
393     {
394       fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
395                           "\tOn exit:\n\tpid%d, dr_changed_bp=0x%s, "
396                           "dr_changed_wp=0x%s\n",
397                           pid, phex (info->dr_changed_bp, 8),
398                           phex (info->dr_changed_wp, 8));
399     }
400
401   /* Continue the iteration.  */
402   return 0;
403 }
404
405 /* Notify each thread that their IDXth breakpoint/watchpoint register
406    pair needs to be updated.  The message will be recorded in each
407    thread's arch-specific data area, the actual updating will be done
408    when the thread is resumed.  */
409
410 static void
411 aarch64_notify_debug_reg_change (const struct aarch64_debug_reg_state *state,
412                                  int is_watchpoint, unsigned int idx)
413 {
414   struct aarch64_dr_update_callback_param param;
415   ptid_t pid_ptid = pid_to_ptid (ptid_get_pid (inferior_ptid));
416
417   param.is_watchpoint = is_watchpoint;
418   param.idx = idx;
419
420   iterate_over_lwps (pid_ptid, debug_reg_change_callback, (void *) &param);
421 }
422
423 /* Print the values of the cached breakpoint/watchpoint registers.  */
424
425 static void
426 aarch64_show_debug_reg_state (struct aarch64_debug_reg_state *state,
427                               const char *func, CORE_ADDR addr,
428                               int len, int type)
429 {
430   int i;
431
432   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "%s", func);
433   if (addr || len)
434     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, " (addr=0x%08lx, len=%d, type=%s)",
435                         (unsigned long) addr, len,
436                         type == hw_write ? "hw-write-watchpoint"
437                         : (type == hw_read ? "hw-read-watchpoint"
438                            : (type == hw_access ? "hw-access-watchpoint"
439                               : (type == hw_execute ? "hw-breakpoint"
440                                  : "??unknown??"))));
441   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, ":\n");
442
443   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\tBREAKPOINTs:\n");
444   for (i = 0; i < aarch64_num_bp_regs; i++)
445     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
446                         "\tBP%d: addr=0x%08lx, ctrl=0x%08x, ref.count=%d\n",
447                         i, state->dr_addr_bp[i],
448                         state->dr_ctrl_bp[i], state->dr_ref_count_bp[i]);
449
450   fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\tWATCHPOINTs:\n");
451   for (i = 0; i < aarch64_num_wp_regs; i++)
452     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
453                         "\tWP%d: addr=0x%08lx, ctrl=0x%08x, ref.count=%d\n",
454                         i, state->dr_addr_wp[i],
455                         state->dr_ctrl_wp[i], state->dr_ref_count_wp[i]);
456 }
457
458 /* Fill GDB's register array with the general-purpose register values
459    from the current thread.  */
460
461 static void
462 fetch_gregs_from_thread (struct regcache *regcache)
463 {
464   int ret, tid;
465   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
466   elf_gregset_t regs;
467   struct iovec iovec;
468
469   /* Make sure REGS can hold all registers contents on both aarch64
470      and arm.  */
471   gdb_static_assert (sizeof (regs) >= 18 * 4);
472
473   tid = get_thread_id (inferior_ptid);
474
475   iovec.iov_base = &regs;
476   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
477     iovec.iov_len = 18 * 4;
478   else
479     iovec.iov_len = sizeof (regs);
480
481   ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iovec);
482   if (ret < 0)
483     perror_with_name (_("Unable to fetch general registers."));
484
485   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
486     aarch32_gp_regcache_supply (regcache, (uint32_t *) regs, 1);
487   else
488     {
489       int regno;
490
491       for (regno = AARCH64_X0_REGNUM; regno <= AARCH64_CPSR_REGNUM; regno++)
492         regcache_raw_supply (regcache, regno, &regs[regno - AARCH64_X0_REGNUM]);
493     }
494 }
495
496 /* Store to the current thread the valid general-purpose register
497    values in the GDB's register array.  */
498
499 static void
500 store_gregs_to_thread (const struct regcache *regcache)
501 {
502   int ret, tid;
503   elf_gregset_t regs;
504   struct iovec iovec;
505   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
506
507   /* Make sure REGS can hold all registers contents on both aarch64
508      and arm.  */
509   gdb_static_assert (sizeof (regs) >= 18 * 4);
510   tid = get_thread_id (inferior_ptid);
511
512   iovec.iov_base = &regs;
513   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
514     iovec.iov_len = 18 * 4;
515   else
516     iovec.iov_len = sizeof (regs);
517
518   ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iovec);
519   if (ret < 0)
520     perror_with_name (_("Unable to fetch general registers."));
521
522   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
523     aarch32_gp_regcache_collect (regcache, (uint32_t *) regs, 1);
524   else
525     {
526       int regno;
527
528       for (regno = AARCH64_X0_REGNUM; regno <= AARCH64_CPSR_REGNUM; regno++)
529         if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, regno))
530           regcache_raw_collect (regcache, regno,
531                                 &regs[regno - AARCH64_X0_REGNUM]);
532     }
533
534   ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iovec);
535   if (ret < 0)
536     perror_with_name (_("Unable to store general registers."));
537 }
538
539 /* Fill GDB's register array with the fp/simd register values
540    from the current thread.  */
541
542 static void
543 fetch_fpregs_from_thread (struct regcache *regcache)
544 {
545   int ret, tid;
546   elf_fpregset_t regs;
547   struct iovec iovec;
548   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
549
550   /* Make sure REGS can hold all VFP registers contents on both aarch64
551      and arm.  */
552   gdb_static_assert (sizeof regs >= VFP_REGS_SIZE);
553
554   tid = get_thread_id (inferior_ptid);
555
556   iovec.iov_base = &regs;
557
558   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
559     {
560       iovec.iov_len = VFP_REGS_SIZE;
561
562       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iovec);
563       if (ret < 0)
564         perror_with_name (_("Unable to fetch VFP registers."));
565
566       aarch32_vfp_regcache_supply (regcache, (gdb_byte *) &regs, 32);
567     }
568   else
569     {
570       int regno;
571
572       iovec.iov_len = sizeof (regs);
573
574       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iovec);
575       if (ret < 0)
576         perror_with_name (_("Unable to fetch vFP/SIMD registers."));
577
578       for (regno = AARCH64_V0_REGNUM; regno <= AARCH64_V31_REGNUM; regno++)
579         regcache_raw_supply (regcache, regno,
580                              &regs.vregs[regno - AARCH64_V0_REGNUM]);
581
582       regcache_raw_supply (regcache, AARCH64_FPSR_REGNUM, &regs.fpsr);
583       regcache_raw_supply (regcache, AARCH64_FPCR_REGNUM, &regs.fpcr);
584     }
585 }
586
587 /* Store to the current thread the valid fp/simd register
588    values in the GDB's register array.  */
589
590 static void
591 store_fpregs_to_thread (const struct regcache *regcache)
592 {
593   int ret, tid;
594   elf_fpregset_t regs;
595   struct iovec iovec;
596   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
597
598   /* Make sure REGS can hold all VFP registers contents on both aarch64
599      and arm.  */
600   gdb_static_assert (sizeof regs >= VFP_REGS_SIZE);
601   tid = get_thread_id (inferior_ptid);
602
603   iovec.iov_base = &regs;
604
605   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
606     {
607       iovec.iov_len = VFP_REGS_SIZE;
608
609       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iovec);
610       if (ret < 0)
611         perror_with_name (_("Unable to fetch VFP registers."));
612
613       aarch32_vfp_regcache_collect (regcache, (gdb_byte *) &regs, 32);
614     }
615   else
616     {
617       int regno;
618
619       iovec.iov_len = sizeof (regs);
620
621       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iovec);
622       if (ret < 0)
623         perror_with_name (_("Unable to fetch FP/SIMD registers."));
624
625       for (regno = AARCH64_V0_REGNUM; regno <= AARCH64_V31_REGNUM; regno++)
626         if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, regno))
627           regcache_raw_collect (regcache, regno,
628                                 (char *) &regs.vregs[regno - AARCH64_V0_REGNUM]);
629
630       if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, AARCH64_FPSR_REGNUM))
631         regcache_raw_collect (regcache, AARCH64_FPSR_REGNUM,
632                               (char *) &regs.fpsr);
633       if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, AARCH64_FPCR_REGNUM))
634         regcache_raw_collect (regcache, AARCH64_FPCR_REGNUM,
635                               (char *) &regs.fpcr);
636     }
637
638   if (gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->bits_per_word == 32)
639     {
640       ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iovec);
641       if (ret < 0)
642         perror_with_name (_("Unable to store VFP registers."));
643     }
644   else
645     {
646       ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iovec);
647       if (ret < 0)
648         perror_with_name (_("Unable to store FP/SIMD registers."));
649     }
650 }
651
652 /* Implement the "to_fetch_register" target_ops method.  */
653
654 static void
655 aarch64_linux_fetch_inferior_registers (struct target_ops *ops,
656                                         struct regcache *regcache,
657                                         int regno)
658 {
659   if (regno == -1)
660     {
661       fetch_gregs_from_thread (regcache);
662       fetch_fpregs_from_thread (regcache);
663     }
664   else if (regno < AARCH64_V0_REGNUM)
665     fetch_gregs_from_thread (regcache);
666   else
667     fetch_fpregs_from_thread (regcache);
668 }
669
670 /* Implement the "to_store_register" target_ops method.  */
671
672 static void
673 aarch64_linux_store_inferior_registers (struct target_ops *ops,
674                                         struct regcache *regcache,
675                                         int regno)
676 {
677   if (regno == -1)
678     {
679       store_gregs_to_thread (regcache);
680       store_fpregs_to_thread (regcache);
681     }
682   else if (regno < AARCH64_V0_REGNUM)
683     store_gregs_to_thread (regcache);
684   else
685     store_fpregs_to_thread (regcache);
686 }
687
688 /* Fill register REGNO (if it is a general-purpose register) in
689    *GREGSETPS with the value in GDB's register array.  If REGNO is -1,
690    do this for all registers.  */
691
692 void
693 fill_gregset (const struct regcache *regcache,
694               gdb_gregset_t *gregsetp, int regno)
695 {
696   regcache_collect_regset (&aarch64_linux_gregset, regcache,
697                            regno, (gdb_byte *) gregsetp,
698                            AARCH64_LINUX_SIZEOF_GREGSET);
699 }
700
701 /* Fill GDB's register array with the general-purpose register values
702    in *GREGSETP.  */
703
704 void
705 supply_gregset (struct regcache *regcache, const gdb_gregset_t *gregsetp)
706 {
707   regcache_supply_regset (&aarch64_linux_gregset, regcache, -1,
708                           (const gdb_byte *) gregsetp,
709                           AARCH64_LINUX_SIZEOF_GREGSET);
710 }
711
712 /* Fill register REGNO (if it is a floating-point register) in
713    *FPREGSETP with the value in GDB's register array.  If REGNO is -1,
714    do this for all registers.  */
715
716 void
717 fill_fpregset (const struct regcache *regcache,
718                gdb_fpregset_t *fpregsetp, int regno)
719 {
720   regcache_collect_regset (&aarch64_linux_fpregset, regcache,
721                            regno, (gdb_byte *) fpregsetp,
722                            AARCH64_LINUX_SIZEOF_FPREGSET);
723 }
724
725 /* Fill GDB's register array with the floating-point register values
726    in *FPREGSETP.  */
727
728 void
729 supply_fpregset (struct regcache *regcache, const gdb_fpregset_t *fpregsetp)
730 {
731   regcache_supply_regset (&aarch64_linux_fpregset, regcache, -1,
732                           (const gdb_byte *) fpregsetp,
733                           AARCH64_LINUX_SIZEOF_FPREGSET);
734 }
735
736 /* Called when resuming a thread.
737    The hardware debug registers are updated when there is any change.  */
738
739 static void
740 aarch64_linux_prepare_to_resume (struct lwp_info *lwp)
741 {
742   struct arch_lwp_info *info = lwp->arch_private;
743
744   /* NULL means this is the main thread still going through the shell,
745      or, no watchpoint has been set yet.  In that case, there's
746      nothing to do.  */
747   if (info == NULL)
748     return;
749
750   if (DR_HAS_CHANGED (info->dr_changed_bp)
751       || DR_HAS_CHANGED (info->dr_changed_wp))
752     {
753       int tid = ptid_get_lwp (lwp->ptid);
754       struct aarch64_debug_reg_state *state
755         = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (lwp->ptid));
756
757       if (show_debug_regs)
758         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "prepare_to_resume thread %d\n", tid);
759
760       /* Watchpoints.  */
761       if (DR_HAS_CHANGED (info->dr_changed_wp))
762         {
763           aarch64_linux_set_debug_regs (state, tid, 1);
764           DR_CLEAR_CHANGED (info->dr_changed_wp);
765         }
766
767       /* Breakpoints.  */
768       if (DR_HAS_CHANGED (info->dr_changed_bp))
769         {
770           aarch64_linux_set_debug_regs (state, tid, 0);
771           DR_CLEAR_CHANGED (info->dr_changed_bp);
772         }
773     }
774 }
775
776 static void
777 aarch64_linux_new_thread (struct lwp_info *lp)
778 {
779   struct arch_lwp_info *info = XCNEW (struct arch_lwp_info);
780
781   /* Mark that all the hardware breakpoint/watchpoint register pairs
782      for this thread need to be initialized.  */
783   DR_MARK_ALL_CHANGED (info->dr_changed_bp, aarch64_num_bp_regs);
784   DR_MARK_ALL_CHANGED (info->dr_changed_wp, aarch64_num_wp_regs);
785
786   lp->arch_private = info;
787 }
788
789 /* linux_nat_new_fork hook.   */
790
791 static void
792 aarch64_linux_new_fork (struct lwp_info *parent, pid_t child_pid)
793 {
794   pid_t parent_pid;
795   struct aarch64_debug_reg_state *parent_state;
796   struct aarch64_debug_reg_state *child_state;
797
798   /* NULL means no watchpoint has ever been set in the parent.  In
799      that case, there's nothing to do.  */
800   if (parent->arch_private == NULL)
801     return;
802
803   /* GDB core assumes the child inherits the watchpoints/hw
804      breakpoints of the parent, and will remove them all from the
805      forked off process.  Copy the debug registers mirrors into the
806      new process so that all breakpoints and watchpoints can be
807      removed together.  */
808
809   parent_pid = ptid_get_pid (parent->ptid);
810   parent_state = aarch64_get_debug_reg_state (parent_pid);
811   child_state = aarch64_get_debug_reg_state (child_pid);
812   *child_state = *parent_state;
813 }
814 \f
815
816 /* Called by libthread_db.  Returns a pointer to the thread local
817    storage (or its descriptor).  */
818
819 ps_err_e
820 ps_get_thread_area (const struct ps_prochandle *ph,
821                     lwpid_t lwpid, int idx, void **base)
822 {
823   struct iovec iovec;
824   uint64_t reg;
825
826   iovec.iov_base = &reg;
827   iovec.iov_len = sizeof (reg);
828
829   if (ptrace (PTRACE_GETREGSET, lwpid, NT_ARM_TLS, &iovec) != 0)
830     return PS_ERR;
831
832   /* IDX is the bias from the thread pointer to the beginning of the
833      thread descriptor.  It has to be subtracted due to implementation
834      quirks in libthread_db.  */
835   *base = (void *) (reg - idx);
836
837   return PS_OK;
838 }
839 \f
840
841 /* Get the hardware debug register capacity information.  */
842
843 static void
844 aarch64_linux_get_debug_reg_capacity (void)
845 {
846   int tid;
847   struct iovec iov;
848   struct user_hwdebug_state dreg_state;
849
850   tid = get_thread_id (inferior_ptid);
851   iov.iov_base = &dreg_state;
852   iov.iov_len = sizeof (dreg_state);
853
854   /* Get hardware watchpoint register info.  */
855   if (ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_HW_WATCH, &iov) == 0
856       && AARCH64_DEBUG_ARCH (dreg_state.dbg_info) == AARCH64_DEBUG_ARCH_V8)
857     {
858       aarch64_num_wp_regs = AARCH64_DEBUG_NUM_SLOTS (dreg_state.dbg_info);
859       if (aarch64_num_wp_regs > AARCH64_HWP_MAX_NUM)
860         {
861           warning (_("Unexpected number of hardware watchpoint registers"
862                      " reported by ptrace, got %d, expected %d."),
863                    aarch64_num_wp_regs, AARCH64_HWP_MAX_NUM);
864           aarch64_num_wp_regs = AARCH64_HWP_MAX_NUM;
865         }
866     }
867   else
868     {
869       warning (_("Unable to determine the number of hardware watchpoints"
870                  " available."));
871       aarch64_num_wp_regs = 0;
872     }
873
874   /* Get hardware breakpoint register info.  */
875   if (ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_HW_BREAK, &iov) == 0
876       && AARCH64_DEBUG_ARCH (dreg_state.dbg_info) == AARCH64_DEBUG_ARCH_V8)
877     {
878       aarch64_num_bp_regs = AARCH64_DEBUG_NUM_SLOTS (dreg_state.dbg_info);
879       if (aarch64_num_bp_regs > AARCH64_HBP_MAX_NUM)
880         {
881           warning (_("Unexpected number of hardware breakpoint registers"
882                      " reported by ptrace, got %d, expected %d."),
883                    aarch64_num_bp_regs, AARCH64_HBP_MAX_NUM);
884           aarch64_num_bp_regs = AARCH64_HBP_MAX_NUM;
885         }
886     }
887   else
888     {
889       warning (_("Unable to determine the number of hardware breakpoints"
890                  " available."));
891       aarch64_num_bp_regs = 0;
892     }
893 }
894
895 static void (*super_post_startup_inferior) (struct target_ops *self,
896                                             ptid_t ptid);
897
898 /* Implement the "to_post_startup_inferior" target_ops method.  */
899
900 static void
901 aarch64_linux_child_post_startup_inferior (struct target_ops *self,
902                                            ptid_t ptid)
903 {
904   aarch64_forget_process (ptid_get_pid (ptid));
905   aarch64_linux_get_debug_reg_capacity ();
906   super_post_startup_inferior (self, ptid);
907 }
908
909 extern struct target_desc *tdesc_arm_with_vfpv3;
910 extern struct target_desc *tdesc_arm_with_neon;
911
912 /* Implement the "to_read_description" target_ops method.  */
913
914 static const struct target_desc *
915 aarch64_linux_read_description (struct target_ops *ops)
916 {
917   CORE_ADDR at_phent;
918
919   if (target_auxv_search (ops, AT_PHENT, &at_phent) == 1)
920     {
921       if (at_phent == sizeof (Elf64_External_Phdr))
922         return tdesc_aarch64;
923       else
924         {
925           CORE_ADDR arm_hwcap = 0;
926
927           if (target_auxv_search (ops, AT_HWCAP, &arm_hwcap) != 1)
928             return ops->beneath->to_read_description (ops->beneath);
929
930 #ifndef COMPAT_HWCAP_VFP
931 #define COMPAT_HWCAP_VFP        (1 << 6)
932 #endif
933 #ifndef COMPAT_HWCAP_NEON
934 #define COMPAT_HWCAP_NEON       (1 << 12)
935 #endif
936 #ifndef COMPAT_HWCAP_VFPv3
937 #define COMPAT_HWCAP_VFPv3      (1 << 13)
938 #endif
939
940           if (arm_hwcap & COMPAT_HWCAP_VFP)
941             {
942               char *buf;
943               const struct target_desc *result = NULL;
944
945               if (arm_hwcap & COMPAT_HWCAP_NEON)
946                 result = tdesc_arm_with_neon;
947               else if (arm_hwcap & COMPAT_HWCAP_VFPv3)
948                 result = tdesc_arm_with_vfpv3;
949
950               return result;
951             }
952
953           return NULL;
954         }
955     }
956
957   return tdesc_aarch64;
958 }
959
960 /* Given the (potentially unaligned) watchpoint address in ADDR and
961    length in LEN, return the aligned address and aligned length in
962    *ALIGNED_ADDR_P and *ALIGNED_LEN_P, respectively.  The returned
963    aligned address and length will be valid values to write to the
964    hardware watchpoint value and control registers.
965
966    The given watchpoint may get truncated if more than one hardware
967    register is needed to cover the watched region.  *NEXT_ADDR_P
968    and *NEXT_LEN_P, if non-NULL, will return the address and length
969    of the remaining part of the watchpoint (which can be processed
970    by calling this routine again to generate another aligned address
971    and length pair.
972
973    See the comment above the function of the same name in
974    gdbserver/linux-aarch64-low.c for more information.  */
975
976 static void
977 aarch64_align_watchpoint (CORE_ADDR addr, int len, CORE_ADDR *aligned_addr_p,
978                           int *aligned_len_p, CORE_ADDR *next_addr_p,
979                           int *next_len_p)
980 {
981   int aligned_len;
982   unsigned int offset;
983   CORE_ADDR aligned_addr;
984   const unsigned int alignment = AARCH64_HWP_ALIGNMENT;
985   const unsigned int max_wp_len = AARCH64_HWP_MAX_LEN_PER_REG;
986
987   /* As assumed by the algorithm.  */
988   gdb_assert (alignment == max_wp_len);
989
990   if (len <= 0)
991     return;
992
993   /* Address to be put into the hardware watchpoint value register
994      must be aligned.  */
995   offset = addr & (alignment - 1);
996   aligned_addr = addr - offset;
997
998   gdb_assert (offset >= 0 && offset < alignment);
999   gdb_assert (aligned_addr >= 0 && aligned_addr <= addr);
1000   gdb_assert (offset + len > 0);
1001
1002   if (offset + len >= max_wp_len)
1003     {
1004       /* Need more than one watchpoint registers; truncate it at the
1005          alignment boundary.  */
1006       aligned_len = max_wp_len;
1007       len -= (max_wp_len - offset);
1008       addr += (max_wp_len - offset);
1009       gdb_assert ((addr & (alignment - 1)) == 0);
1010     }
1011   else
1012     {
1013       /* Find the smallest valid length that is large enough to
1014          accommodate this watchpoint.  */
1015       static const unsigned char
1016         aligned_len_array[AARCH64_HWP_MAX_LEN_PER_REG] =
1017         { 1, 2, 4, 4, 8, 8, 8, 8 };
1018
1019       aligned_len = aligned_len_array[offset + len - 1];
1020       addr += len;
1021       len = 0;
1022     }
1023
1024   if (aligned_addr_p)
1025     *aligned_addr_p = aligned_addr;
1026   if (aligned_len_p)
1027     *aligned_len_p = aligned_len;
1028   if (next_addr_p)
1029     *next_addr_p = addr;
1030   if (next_len_p)
1031     *next_len_p = len;
1032 }
1033
1034 /* Returns the number of hardware watchpoints of type TYPE that we can
1035    set.  Value is positive if we can set CNT watchpoints, zero if
1036    setting watchpoints of type TYPE is not supported, and negative if
1037    CNT is more than the maximum number of watchpoints of type TYPE
1038    that we can support.  TYPE is one of bp_hardware_watchpoint,
1039    bp_read_watchpoint, bp_write_watchpoint, or bp_hardware_breakpoint.
1040    CNT is the number of such watchpoints used so far (including this
1041    one).  OTHERTYPE is non-zero if other types of watchpoints are
1042    currently enabled.
1043
1044    We always return 1 here because we don't have enough information
1045    about possible overlap of addresses that they want to watch.  As an
1046    extreme example, consider the case where all the watchpoints watch
1047    the same address and the same region length: then we can handle a
1048    virtually unlimited number of watchpoints, due to debug register
1049    sharing implemented via reference counts.  */
1050
1051 static int
1052 aarch64_linux_can_use_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
1053                                      int type, int cnt, int othertype)
1054 {
1055   return 1;
1056 }
1057
1058 /* ptrace expects control registers to be formatted as follows:
1059
1060    31                             13          5      3      1     0
1061    +--------------------------------+----------+------+------+----+
1062    |         RESERVED (SBZ)         |  LENGTH  | TYPE | PRIV | EN |
1063    +--------------------------------+----------+------+------+----+
1064
1065    The TYPE field is ignored for breakpoints.  */
1066
1067 #define DR_CONTROL_ENABLED(ctrl)        (((ctrl) & 0x1) == 1)
1068 #define DR_CONTROL_LENGTH(ctrl)         (((ctrl) >> 5) & 0xff)
1069
1070 /* Utility function that returns the length in bytes of a watchpoint
1071    according to the content of a hardware debug control register CTRL.
1072    Note that the kernel currently only supports the following Byte
1073    Address Select (BAS) values: 0x1, 0x3, 0xf and 0xff, which means
1074    that for a hardware watchpoint, its valid length can only be 1
1075    byte, 2 bytes, 4 bytes or 8 bytes.  */
1076
1077 static inline unsigned int
1078 aarch64_watchpoint_length (unsigned int ctrl)
1079 {
1080   switch (DR_CONTROL_LENGTH (ctrl))
1081     {
1082     case 0x01:
1083       return 1;
1084     case 0x03:
1085       return 2;
1086     case 0x0f:
1087       return 4;
1088     case 0xff:
1089       return 8;
1090     default:
1091       return 0;
1092     }
1093 }
1094
1095 /* Given the hardware breakpoint or watchpoint type TYPE and its
1096    length LEN, return the expected encoding for a hardware
1097    breakpoint/watchpoint control register.  */
1098
1099 static unsigned int
1100 aarch64_point_encode_ctrl_reg (int type, int len)
1101 {
1102   unsigned int ctrl, ttype;
1103
1104   /* type */
1105   switch (type)
1106     {
1107     case hw_write:
1108       ttype = 2;
1109       break;
1110     case hw_read:
1111       ttype = 1;
1112       break;
1113     case hw_access:
1114       ttype = 3;
1115       break;
1116     case hw_execute:
1117       ttype = 0;
1118       break;
1119     default:
1120       perror_with_name (_("Unrecognized breakpoint/watchpoint type"));
1121     }
1122   ctrl = ttype << 3;
1123
1124   /* length bitmask */
1125   ctrl |= ((1 << len) - 1) << 5;
1126   /* enabled at el0 */
1127   ctrl |= (2 << 1) | 1;
1128
1129   return ctrl;
1130 }
1131
1132 /* Addresses to be written to the hardware breakpoint and watchpoint
1133    value registers need to be aligned; the alignment is 4-byte and
1134    8-type respectively.  Linux kernel rejects any non-aligned address
1135    it receives from the related ptrace call.  Furthermore, the kernel
1136    currently only supports the following Byte Address Select (BAS)
1137    values: 0x1, 0x3, 0xf and 0xff, which means that for a hardware
1138    watchpoint to be accepted by the kernel (via ptrace call), its
1139    valid length can only be 1 byte, 2 bytes, 4 bytes or 8 bytes.
1140    Despite these limitations, the unaligned watchpoint is supported in
1141    this port.
1142
1143    Return 0 for any non-compliant ADDR and/or LEN; return 1 otherwise.  */
1144
1145 static int
1146 aarch64_point_is_aligned (int is_watchpoint, CORE_ADDR addr, int len)
1147 {
1148   unsigned int alignment = is_watchpoint ? AARCH64_HWP_ALIGNMENT
1149     : AARCH64_HBP_ALIGNMENT;
1150
1151   if (addr & (alignment - 1))
1152     return 0;
1153
1154   if (len != 8 && len != 4 && len != 2 && len != 1)
1155     return 0;
1156
1157   return 1;
1158 }
1159
1160 /* Record the insertion of one breakpoint/watchpoint, as represented
1161    by ADDR and CTRL, in the cached debug register state area *STATE.  */
1162
1163 static int
1164 aarch64_dr_state_insert_one_point (struct aarch64_debug_reg_state *state,
1165                                    int type, CORE_ADDR addr, int len)
1166 {
1167   int i, idx, num_regs, is_watchpoint;
1168   unsigned int ctrl, *dr_ctrl_p, *dr_ref_count;
1169   CORE_ADDR *dr_addr_p;
1170
1171   /* Set up state pointers.  */
1172   is_watchpoint = (type != hw_execute);
1173   gdb_assert (aarch64_point_is_aligned (is_watchpoint, addr, len));
1174   if (is_watchpoint)
1175     {
1176       num_regs = aarch64_num_wp_regs;
1177       dr_addr_p = state->dr_addr_wp;
1178       dr_ctrl_p = state->dr_ctrl_wp;
1179       dr_ref_count = state->dr_ref_count_wp;
1180     }
1181   else
1182     {
1183       num_regs = aarch64_num_bp_regs;
1184       dr_addr_p = state->dr_addr_bp;
1185       dr_ctrl_p = state->dr_ctrl_bp;
1186       dr_ref_count = state->dr_ref_count_bp;
1187     }
1188
1189   ctrl = aarch64_point_encode_ctrl_reg (type, len);
1190
1191   /* Find an existing or free register in our cache.  */
1192   idx = -1;
1193   for (i = 0; i < num_regs; ++i)
1194     {
1195       if ((dr_ctrl_p[i] & 1) == 0)
1196         {
1197           gdb_assert (dr_ref_count[i] == 0);
1198           idx = i;
1199           /* no break; continue hunting for an existing one.  */
1200         }
1201       else if (dr_addr_p[i] == addr && dr_ctrl_p[i] == ctrl)
1202         {
1203           gdb_assert (dr_ref_count[i] != 0);
1204           idx = i;
1205           break;
1206         }
1207     }
1208
1209   /* No space.  */
1210   if (idx == -1)
1211     return -1;
1212
1213   /* Update our cache.  */
1214   if ((dr_ctrl_p[idx] & 1) == 0)
1215     {
1216       /* new entry */
1217       dr_addr_p[idx] = addr;
1218       dr_ctrl_p[idx] = ctrl;
1219       dr_ref_count[idx] = 1;
1220       /* Notify the change.  */
1221       aarch64_notify_debug_reg_change (state, is_watchpoint, idx);
1222     }
1223   else
1224     {
1225       /* existing entry */
1226       dr_ref_count[idx]++;
1227     }
1228
1229   return 0;
1230 }
1231
1232 /* Record the removal of one breakpoint/watchpoint, as represented by
1233    ADDR and CTRL, in the cached debug register state area *STATE.  */
1234
1235 static int
1236 aarch64_dr_state_remove_one_point (struct aarch64_debug_reg_state *state,
1237                                    int type, CORE_ADDR addr, int len)
1238 {
1239   int i, num_regs, is_watchpoint;
1240   unsigned int ctrl, *dr_ctrl_p, *dr_ref_count;
1241   CORE_ADDR *dr_addr_p;
1242
1243   /* Set up state pointers.  */
1244   is_watchpoint = (type != hw_execute);
1245   gdb_assert (aarch64_point_is_aligned (is_watchpoint, addr, len));
1246   if (is_watchpoint)
1247     {
1248       num_regs = aarch64_num_wp_regs;
1249       dr_addr_p = state->dr_addr_wp;
1250       dr_ctrl_p = state->dr_ctrl_wp;
1251       dr_ref_count = state->dr_ref_count_wp;
1252     }
1253   else
1254     {
1255       num_regs = aarch64_num_bp_regs;
1256       dr_addr_p = state->dr_addr_bp;
1257       dr_ctrl_p = state->dr_ctrl_bp;
1258       dr_ref_count = state->dr_ref_count_bp;
1259     }
1260
1261   ctrl = aarch64_point_encode_ctrl_reg (type, len);
1262
1263   /* Find the entry that matches the ADDR and CTRL.  */
1264   for (i = 0; i < num_regs; ++i)
1265     if (dr_addr_p[i] == addr && dr_ctrl_p[i] == ctrl)
1266       {
1267         gdb_assert (dr_ref_count[i] != 0);
1268         break;
1269       }
1270
1271   /* Not found.  */
1272   if (i == num_regs)
1273     return -1;
1274
1275   /* Clear our cache.  */
1276   if (--dr_ref_count[i] == 0)
1277     {
1278       /* Clear the enable bit.  */
1279       ctrl &= ~1;
1280       dr_addr_p[i] = 0;
1281       dr_ctrl_p[i] = ctrl;
1282       /* Notify the change.  */
1283       aarch64_notify_debug_reg_change (state, is_watchpoint, i);
1284     }
1285
1286   return 0;
1287 }
1288
1289 /* Implement insertion and removal of a single breakpoint.  */
1290
1291 static int
1292 aarch64_handle_breakpoint (int type, CORE_ADDR addr, int len, int is_insert)
1293 {
1294   struct aarch64_debug_reg_state *state;
1295
1296   /* The hardware breakpoint on AArch64 should always be 4-byte
1297      aligned.  */
1298   if (!aarch64_point_is_aligned (0 /* is_watchpoint */ , addr, len))
1299     return -1;
1300
1301   state = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1302
1303   if (is_insert)
1304     return aarch64_dr_state_insert_one_point (state, type, addr, len);
1305   else
1306     return aarch64_dr_state_remove_one_point (state, type, addr, len);
1307 }
1308
1309 /* Insert a hardware-assisted breakpoint at BP_TGT->reqstd_address.
1310    Return 0 on success, -1 on failure.  */
1311
1312 static int
1313 aarch64_linux_insert_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
1314                                     struct gdbarch *gdbarch,
1315                                     struct bp_target_info *bp_tgt)
1316 {
1317   int ret;
1318   CORE_ADDR addr = bp_tgt->placed_address = bp_tgt->reqstd_address;
1319   const int len = 4;
1320   const int type = hw_execute;
1321
1322   if (show_debug_regs)
1323     fprintf_unfiltered
1324       (gdb_stdlog,
1325        "insert_hw_breakpoint on entry (addr=0x%08lx, len=%d))\n",
1326        (unsigned long) addr, len);
1327
1328   ret = aarch64_handle_breakpoint (type, addr, len, 1 /* is_insert */);
1329
1330   if (show_debug_regs)
1331     {
1332       struct aarch64_debug_reg_state *state
1333         = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1334
1335       aarch64_show_debug_reg_state (state,
1336                                     "insert_hw_breakpoint", addr, len, type);
1337     }
1338
1339   return ret;
1340 }
1341
1342 /* Remove a hardware-assisted breakpoint at BP_TGT->placed_address.
1343    Return 0 on success, -1 on failure.  */
1344
1345 static int
1346 aarch64_linux_remove_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
1347                                     struct gdbarch *gdbarch,
1348                                     struct bp_target_info *bp_tgt)
1349 {
1350   int ret;
1351   CORE_ADDR addr = bp_tgt->placed_address;
1352   const int len = 4;
1353   const int type = hw_execute;
1354
1355   if (show_debug_regs)
1356     fprintf_unfiltered
1357       (gdb_stdlog, "remove_hw_breakpoint on entry (addr=0x%08lx, len=%d))\n",
1358        (unsigned long) addr, len);
1359
1360   ret = aarch64_handle_breakpoint (type, addr, len, 0 /* is_insert */);
1361
1362   if (show_debug_regs)
1363     {
1364       struct aarch64_debug_reg_state *state
1365         = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1366
1367       aarch64_show_debug_reg_state (state,
1368                                     "remove_hw_watchpoint", addr, len, type);
1369     }
1370
1371   return ret;
1372 }
1373
1374 /* This is essentially the same as aarch64_handle_breakpoint, apart
1375    from that it is an aligned watchpoint to be handled.  */
1376
1377 static int
1378 aarch64_handle_aligned_watchpoint (int type, CORE_ADDR addr, int len,
1379                                    int is_insert)
1380 {
1381   struct aarch64_debug_reg_state *state
1382     = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1383
1384   if (is_insert)
1385     return aarch64_dr_state_insert_one_point (state, type, addr, len);
1386   else
1387     return aarch64_dr_state_remove_one_point (state, type, addr, len);
1388 }
1389
1390 /* Insert/remove unaligned watchpoint by calling
1391    aarch64_align_watchpoint repeatedly until the whole watched region,
1392    as represented by ADDR and LEN, has been properly aligned and ready
1393    to be written to one or more hardware watchpoint registers.
1394    IS_INSERT indicates whether this is an insertion or a deletion.
1395    Return 0 if succeed.  */
1396
1397 static int
1398 aarch64_handle_unaligned_watchpoint (int type, CORE_ADDR addr, int len,
1399                                      int is_insert)
1400 {
1401   struct aarch64_debug_reg_state *state
1402     = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1403
1404   while (len > 0)
1405     {
1406       CORE_ADDR aligned_addr;
1407       int aligned_len, ret;
1408
1409       aarch64_align_watchpoint (addr, len, &aligned_addr, &aligned_len,
1410                                 &addr, &len);
1411
1412       if (is_insert)
1413         ret = aarch64_dr_state_insert_one_point (state, type, aligned_addr,
1414                                                  aligned_len);
1415       else
1416         ret = aarch64_dr_state_remove_one_point (state, type, aligned_addr,
1417                                                  aligned_len);
1418
1419       if (show_debug_regs)
1420         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1421 "handle_unaligned_watchpoint: is_insert: %d\n"
1422 "                             aligned_addr: 0x%08lx, aligned_len: %d\n"
1423 "                                next_addr: 0x%08lx,    next_len: %d\n",
1424                  is_insert, aligned_addr, aligned_len, addr, len);
1425
1426       if (ret != 0)
1427         return ret;
1428     }
1429
1430   return 0;
1431 }
1432
1433 /* Implements insertion and removal of a single watchpoint.  */
1434
1435 static int
1436 aarch64_handle_watchpoint (int type, CORE_ADDR addr, int len, int is_insert)
1437 {
1438   if (aarch64_point_is_aligned (1 /* is_watchpoint */ , addr, len))
1439     return aarch64_handle_aligned_watchpoint (type, addr, len, is_insert);
1440   else
1441     return aarch64_handle_unaligned_watchpoint (type, addr, len, is_insert);
1442 }
1443
1444 /* Implement the "to_insert_watchpoint" target_ops method.
1445
1446    Insert a watchpoint to watch a memory region which starts at
1447    address ADDR and whose length is LEN bytes.  Watch memory accesses
1448    of the type TYPE.  Return 0 on success, -1 on failure.  */
1449
1450 static int
1451 aarch64_linux_insert_watchpoint (struct target_ops *self,
1452                                  CORE_ADDR addr, int len, int type,
1453                                  struct expression *cond)
1454 {
1455   int ret;
1456
1457   if (show_debug_regs)
1458     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1459                         "insert_watchpoint on entry (addr=0x%08lx, len=%d)\n",
1460                         (unsigned long) addr, len);
1461
1462   gdb_assert (type != hw_execute);
1463
1464   ret = aarch64_handle_watchpoint (type, addr, len, 1 /* is_insert */);
1465
1466   if (show_debug_regs)
1467     {
1468       struct aarch64_debug_reg_state *state
1469         = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1470
1471       aarch64_show_debug_reg_state (state,
1472                                     "insert_watchpoint", addr, len, type);
1473     }
1474
1475   return ret;
1476 }
1477
1478 /* Implement the "to_remove_watchpoint" target_ops method.
1479    Remove a watchpoint that watched the memory region which starts at
1480    address ADDR, whose length is LEN bytes, and for accesses of the
1481    type TYPE.  Return 0 on success, -1 on failure.  */
1482
1483 static int
1484 aarch64_linux_remove_watchpoint (struct target_ops *self,
1485                                  CORE_ADDR addr, int len, int type,
1486                                  struct expression *cond)
1487 {
1488   int ret;
1489
1490   if (show_debug_regs)
1491     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1492                         "remove_watchpoint on entry (addr=0x%08lx, len=%d)\n",
1493                         (unsigned long) addr, len);
1494
1495   gdb_assert (type != hw_execute);
1496
1497   ret = aarch64_handle_watchpoint (type, addr, len, 0 /* is_insert */);
1498
1499   if (show_debug_regs)
1500     {
1501       struct aarch64_debug_reg_state *state
1502         = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1503
1504       aarch64_show_debug_reg_state (state,
1505                                     "remove_watchpoint", addr, len, type);
1506     }
1507
1508   return ret;
1509 }
1510
1511 /* Implement the "to_region_ok_for_hw_watchpoint" target_ops method.  */
1512
1513 static int
1514 aarch64_linux_region_ok_for_hw_watchpoint (struct target_ops *self,
1515                                            CORE_ADDR addr, int len)
1516 {
1517   CORE_ADDR aligned_addr;
1518
1519   /* Can not set watchpoints for zero or negative lengths.  */
1520   if (len <= 0)
1521     return 0;
1522
1523   /* Must have hardware watchpoint debug register(s).  */
1524   if (aarch64_num_wp_regs == 0)
1525     return 0;
1526
1527   /* We support unaligned watchpoint address and arbitrary length,
1528      as long as the size of the whole watched area after alignment
1529      doesn't exceed size of the total area that all watchpoint debug
1530      registers can watch cooperatively.
1531
1532      This is a very relaxed rule, but unfortunately there are
1533      limitations, e.g. false-positive hits, due to limited support of
1534      hardware debug registers in the kernel.  See comment above
1535      aarch64_align_watchpoint for more information.  */
1536
1537   aligned_addr = addr & ~(AARCH64_HWP_MAX_LEN_PER_REG - 1);
1538   if (aligned_addr + aarch64_num_wp_regs * AARCH64_HWP_MAX_LEN_PER_REG
1539       < addr + len)
1540     return 0;
1541
1542   /* All tests passed so we are likely to be able to set the watchpoint.
1543      The reason that it is 'likely' rather than 'must' is because
1544      we don't check the current usage of the watchpoint registers, and
1545      there may not be enough registers available for this watchpoint.
1546      Ideally we should check the cached debug register state, however
1547      the checking is costly.  */
1548   return 1;
1549 }
1550
1551 /* Implement the "to_stopped_data_address" target_ops method.  */
1552
1553 static int
1554 aarch64_linux_stopped_data_address (struct target_ops *target,
1555                                     CORE_ADDR *addr_p)
1556 {
1557   siginfo_t siginfo;
1558   int i, tid;
1559   struct aarch64_debug_reg_state *state;
1560
1561   if (!linux_nat_get_siginfo (inferior_ptid, &siginfo))
1562     return 0;
1563
1564   /* This must be a hardware breakpoint.  */
1565   if (siginfo.si_signo != SIGTRAP
1566       || (siginfo.si_code & 0xffff) != TRAP_HWBKPT)
1567     return 0;
1568
1569   /* Check if the address matches any watched address.  */
1570   state = aarch64_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (inferior_ptid));
1571   for (i = aarch64_num_wp_regs - 1; i >= 0; --i)
1572     {
1573       const unsigned int len = aarch64_watchpoint_length (state->dr_ctrl_wp[i]);
1574       const CORE_ADDR addr_trap = (CORE_ADDR) siginfo.si_addr;
1575       const CORE_ADDR addr_watch = state->dr_addr_wp[i];
1576
1577       if (state->dr_ref_count_wp[i]
1578           && DR_CONTROL_ENABLED (state->dr_ctrl_wp[i])
1579           && addr_trap >= addr_watch
1580           && addr_trap < addr_watch + len)
1581         {
1582           *addr_p = addr_trap;
1583           return 1;
1584         }
1585     }
1586
1587   return 0;
1588 }
1589
1590 /* Implement the "to_stopped_by_watchpoint" target_ops method.  */
1591
1592 static int
1593 aarch64_linux_stopped_by_watchpoint (struct target_ops *ops)
1594 {
1595   CORE_ADDR addr;
1596
1597   return aarch64_linux_stopped_data_address (ops, &addr);
1598 }
1599
1600 /* Implement the "to_watchpoint_addr_within_range" target_ops method.  */
1601
1602 static int
1603 aarch64_linux_watchpoint_addr_within_range (struct target_ops *target,
1604                                             CORE_ADDR addr,
1605                                             CORE_ADDR start, int length)
1606 {
1607   return start <= addr && start + length - 1 >= addr;
1608 }
1609
1610 /* Define AArch64 maintenance commands.  */
1611
1612 static void
1613 add_show_debug_regs_command (void)
1614 {
1615   /* A maintenance command to enable printing the internal DRi mirror
1616      variables.  */
1617   add_setshow_boolean_cmd ("show-debug-regs", class_maintenance,
1618                            &show_debug_regs, _("\
1619 Set whether to show variables that mirror the AArch64 debug registers."), _("\
1620 Show whether to show variables that mirror the AArch64 debug registers."), _("\
1621 Use \"on\" to enable, \"off\" to disable.\n\
1622 If enabled, the debug registers values are shown when GDB inserts\n\
1623 or removes a hardware breakpoint or watchpoint, and when the inferior\n\
1624 triggers a breakpoint or watchpoint."),
1625                            NULL,
1626                            NULL,
1627                            &maintenance_set_cmdlist,
1628                            &maintenance_show_cmdlist);
1629 }
1630
1631 /* -Wmissing-prototypes.  */
1632 void _initialize_aarch64_linux_nat (void);
1633
1634 void
1635 _initialize_aarch64_linux_nat (void)
1636 {
1637   struct target_ops *t;
1638
1639   /* Fill in the generic GNU/Linux methods.  */
1640   t = linux_target ();
1641
1642   add_show_debug_regs_command ();
1643
1644   /* Add our register access methods.  */
1645   t->to_fetch_registers = aarch64_linux_fetch_inferior_registers;
1646   t->to_store_registers = aarch64_linux_store_inferior_registers;
1647
1648   t->to_read_description = aarch64_linux_read_description;
1649
1650   t->to_can_use_hw_breakpoint = aarch64_linux_can_use_hw_breakpoint;
1651   t->to_insert_hw_breakpoint = aarch64_linux_insert_hw_breakpoint;
1652   t->to_remove_hw_breakpoint = aarch64_linux_remove_hw_breakpoint;
1653   t->to_region_ok_for_hw_watchpoint =
1654     aarch64_linux_region_ok_for_hw_watchpoint;
1655   t->to_insert_watchpoint = aarch64_linux_insert_watchpoint;
1656   t->to_remove_watchpoint = aarch64_linux_remove_watchpoint;
1657   t->to_stopped_by_watchpoint = aarch64_linux_stopped_by_watchpoint;
1658   t->to_stopped_data_address = aarch64_linux_stopped_data_address;
1659   t->to_watchpoint_addr_within_range =
1660     aarch64_linux_watchpoint_addr_within_range;
1661
1662   /* Override the GNU/Linux inferior startup hook.  */
1663   super_post_startup_inferior = t->to_post_startup_inferior;
1664   t->to_post_startup_inferior = aarch64_linux_child_post_startup_inferior;
1665
1666   /* Register the target.  */
1667   linux_nat_add_target (t);
1668   linux_nat_set_new_thread (t, aarch64_linux_new_thread);
1669   linux_nat_set_new_fork (t, aarch64_linux_new_fork);
1670   linux_nat_set_forget_process (t, aarch64_forget_process);
1671   linux_nat_set_prepare_to_resume (t, aarch64_linux_prepare_to_resume);
1672 }